隨著集成電路工藝特征尺寸進入28nm以下節點，傳統的平面MOSFET結構已不再適用，新型的三維晶體管（FinFET）結構逐漸成為摩爾定律得以延續的重要保證。本書從三維結構的原理、物理效應入手，詳細討論了FinFET緊湊模型（BSIM-CMG）產生的背景、原理、參數以及實現方法；同時討論了在模擬和射頻集成電路設計中所采用的仿真模型。本書避開了繁雜的公式推導，而進行了更為直接的機理分析，力求使得讀者從工藝、器件層面理解BSIM-CMG的特點和使用方法。

本書可以作為微電子學與固體電子學、電子信息工程等專業高年級本科生、研究生的專業教材和教師參考用書，也可以作為工程師進行集成電路仿真的FinFET模型手冊。

譯者序

原書前言

D1章FinFET——從器件概念到標準的緊湊模型1

1121世紀MOSFET短溝道效應產生的原因1

12薄體MOSFET理論3

13FinFET和一條新的MOSFET縮放路徑3

14超薄體場效應晶體管4

15FinFET緊湊模型——FinFET工藝與集成電路設計的橋梁5

16D一個標準緊湊模型BSIM簡史6

17核心模型和實際器件模型7

18符合工業界標準的FinFET緊湊模型9

參考文獻10

D2章基於模擬和射頻應用的緊湊模型11

21概述11

22重要的緊湊模型指標12

23模擬電路指標12

231靜態工作點12

232幾何尺寸縮放16

233變量模型17

234本征電壓增益19

235速度：單位增益頻率24

236噪聲27

237線性度和對稱性28

238對稱性35

24射頻電路指標36

241二端口參數36

242速度需求38

243非準靜態模型46

244噪聲47

245線性度53

25總結57

參考文獻57

D3章FinFET核心模型59

31雙柵FinFET的核心模型60

32統一的FinFET緊湊模型67

D3章附錄 詳細的表面電動勢模型72

3A1連續啟動函數73

3A2四次修正迭代：實現和評估75

參考文獻80

D4章溝道電流和實際器件效應83

41概述83

42閾值電壓滾降83

43亞閾值斜率退化89

44量子力學中的Vth校正90

45垂直場遷移率退化91

46漏J飽和電壓Vdsat92

461非本征示例（RDSMOD=1和2）92

462本征示例（RDSMOD=0）94

47速度飽和模型97

48量子效應98

481有效寬度模型99

482有效氧化層厚度/有效電容101

483電荷質心累積計算101

49橫向非均勻摻雜模型102

410體FinFET的體效應模型（BULKMOD=1）102

411輸出電阻模型102

4111溝道長度調制103

4112漏致勢壘降低105

412溝道電流106

參考文獻106

D5章洩漏電流108

51弱反型電流109

52柵致源J洩漏及柵致漏J洩漏110

521BSIM-CMG中的柵致漏J洩漏/柵致源J洩漏公式112

53柵J氧化層隧穿113

531BSIM-CMG中的柵J氧化層隧穿公式113

532在耗盡區和反型區中的柵J-體隧穿電流114

533積累中的柵J-體隧穿電流115

534反型中的柵J-溝道隧穿電流117

535柵J-源/漏J隧穿電流118

54踫撞電離119

參考文獻120

D6章電荷、電容和非準靜態效應121

61終 端 電荷121

611柵J電荷121

612漏J電荷123

613源J電荷124

62跨容124

63非準靜態效應模型126

631弛豫時間近似模型126

632溝道誘導柵J電阻模型128

633電荷分段模型128

參考文獻132

D7章寄生電阻和電容133

71FinFET器件結構和符號定義134

72FinFET中與幾何尺寸有關的源/漏J電阻建模137

721接觸電阻137

722擴散電阻139

723擴展電阻142

73寄生電阻模型驗證143

731TCAD仿真設置144

732器件優化145

733源/漏J電阻提取146

734討論150

74寄生電阻模型的應用考慮151

741物理參數152

742電阻分量152

75柵J電阻模型153

76FinFET 寄生電容模型153

761寄生電容分量之間的聯繫153

762二維邊緣電容的推導154

77三維結構中FinFET邊緣電容建模：CGEOMOD=2160

78寄生電容模型驗證161

79總結165

參考文獻166

D8章噪聲168

81概述168

82熱噪聲168

83閃 爍 噪 聲170

84其他噪聲分量173

85總結174

參考文獻174

D9章結二J管I-V和C-V模型175

91結二J管電流模型176

911反偏附加洩漏模型179

92結二J管電荷/電容模型181

921反偏模型182

922正偏模型183

參考文獻186

D10章緊湊模型的基準測試187

101漸近正確性原理187

102基準測試188

1021弱反型區和強反型區的物理行為驗證188

1022對稱性測試191

1023緊湊模型中電容的互易性測試194

1024自熱效應模型測試194

1025熱噪聲模型測試196

參考文獻196

D11章BSIM-CMG模型參數提取197

111參數提取背景197

112BSIM-CMG模型參數提取策略198

113總結206

參考文獻206

D12章溫度特性208

121半導體特性208

1211帶隙問題特性208

1212NC、Vbi和ΦB的溫度特性209

1213本征載流子濃度的溫度特性209

122閾值電壓的溫度特性209

1221漏致勢壘降低的溫度特性210

1222體效應的溫度特性210

1223亞閾值擺幅210

123遷移率的溫度特性210

124速度飽和的溫度特性211

1241非飽和效應的溫度特性211

125洩漏電流的溫度特性212

1251柵J電流212

1252柵致漏/源J洩漏212

1253踫撞電離212

126寄生源/漏J電阻的溫度特性212

127源/漏J二J管的溫度特性213

1271直接電流模型213

1272電容215

1273陷阱輔助隧穿電流215

128自熱效應217

129驗證範圍218

1210測量數據的模型驗證218

參考文獻220

附錄221

附錄A參數列表221

A1模型控制器221

A2器件參數222

A3工藝參數223

A4基本模型參數224

A5幾何相關寄生參數235

A6溫度相關性和自熱參數236

A7變量模型參數238