Modeling the Floating-Body-Effect-Related Breakdown and the Kink Behavior of 40nm PD SOI NMOS Device Via SPICE BJT/MOS Model Approach

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。口試委員會審定書 i謝 iii文摘要 ivBSTRACT v錄 vi目錄 viiihapter1導論 1.1科技進步和模型發展之間的競賽 1.2 SOI簡介 3.3部分解離絕緣體上矽元件( PD SOI ) 浮動基體( FLOATING BODY )效應 4.4論文架構 7hapter 2 8過SPICE的雙載子電晶體/金氧半元件架構建立部分解離絕緣體上矽金氧半元件模型 8.1當前絕緣體上矽的SPICE模型(CURRENT SOI SPICE MODEL) 8.2模型發展 (MODEL DEVELOPMENT) 9.2.1飽和區電流傳導機制 9.2.2簡介雙載子電晶體/金氧半元件架構 11.2.3雙載子電晶體 / 金氧半元件電流模型 14.3利用SPICE雙載子電晶體/金氧半元件模型方法模擬 21.3.1模擬驗證 21.3.2結論 23.4參考文獻 24hapter 3利用SPICE模擬雙載子電晶體/金氧半元件模型對奈米級部分解離絕緣體上矽N型金氧半元件之分析 25.1簡介模型內部參數K與K’ 25.2模擬不同K’之分析 26.3模擬不同K之分析 33.4結論 39.5參考文獻 40hapter 4 41結4