利用SPICE雙載子電晶體/金氧半元件模型方法建立40奈米部分解離絕緣體上N型矽金氧半元件浮動基體效應產生的崩潰與突增行為

Abstract

本篇論文討論一個有浮動基體效應（Floating-Body-Effect）的部份解離絕緣體上矽N型金氧半元件（PD-SOI），透過雙載子電晶體（BJT） / 金氧半元件（MOS）方式去建立SPICE的模型。先在第一章簡介絕緣體上矽金氧半元件（SOI MOS Device）及其元件特性。然後在第二章描述電流傳導機制和部份解離絕緣體上矽N型金氧半元件（PD-SOI MOS Device），且使用雙載子電晶體(BJT) / 金氧半元件(MOS)的方式去建立SPICE的電流模型。第三章藉由量測的資料與模擬的結果，可以驗證使用雙載子電晶體(BJT) / 金氧半元件(MOS)的架構，對有無改良寄生雙載子電晶體電流回饋(K')到絕緣體上矽金氧半元件（SOI）中高電場區域、和高電場區域有多少電流回饋(K)到下面的寄生雙載子電晶體的準確性。而模擬出來的結果可以得出有寄生雙載子電晶體電流回饋(K'=0.99)，在Gate Voltage小時，有足夠的固撞擊游離（impact ionization）電流來影響崩潰電壓。第四章為總結和未來工作。

This thesis reports modeling the floating-body-effect-related breakdown and the kink behavior of 40nm PD SOI NMOS device via the SPICE BJT/MOS model approach。First, in Chapter 1 introduction of PD SOI NMOS device is introduced。Then in Chapter 2 the current conduction mechanism of the PD-SOI NMOS device is described, followed by the SPICE BJT/MOS models。In Chapter 3, effectiveness of the BJT/MOS models approach is evaluated for nanometer PD-SOI NMOS devices via SPICE simulation result. As verified by the experimentally measured data and the 2D simulation results, this compact SOI model provides an accurate prediction. Chapter 4 is conclusion and future work。