半导体器件建模与测试实验教程——基于华大九天器件建模与验证平台XModel电子书

内容简介

前言

第1章 MOSFET的特性和模型

1.1 MOSFET的器件结构和基本工作原理

1.1.1 MOSFET的器件结构

1.1.2 MOSFET的工作原理

1.2 MOSFET的基本电学特性

1.2.1 MOSFET直流电流电压方程

1.2.2 MOSFET直流参数与温度特性

1.2.3 MOSFET小信号参数

1.2.4 MOSFET电容参数和C-V特性曲线

1.2.5 MOSFET频率参数

1.3 MOSFET的二阶效应

1.3.1 背栅效应

1.3.2 沟道长度调制效应

1.3.3 亚阈值导电

1.3.4 短沟道效应

1.3.5 版图邻近效应

1.4 MOSFET器件模型

习题

参考文献

第2章 MOSFET BSIM参数提取

2.1 器件模型及建模意义

2.2 MOSFET建模的测试结构设计

2.3 MOSFET建模的测试方案

2.3.1 C-V测试

2.3.2 I-V测试

2.3.3 温度测试

2.4 MOSFET BSIM参数提取流程

2.4.1 初始化模型

2.4.2 C-V和I-V参数提取

2.4.3 温度模型及其他模型的建立

2.4.4 工艺波动、失配和统计建模

2.4.5 模型品质检验

习题

参考文献

第3章 器件模型提参工具Empyrean XModel

3.1 Empyrean XModel介绍

3.2 XModel的基本功能和界面

3.2.1 菜单栏

3.2.2 工具栏

3.2.3 任务栏

3.2.4 拟合曲线界面

3.2.5 模型面板界面

3.2.6 模型参数界面

3.2.7 调参界面

3.2.8 仿真输出界面

习题

第4章 MOSFET器件特性测试平台

4.1 半导体测试探针台

4.2 半导体器件参数分析仪

4.2.1 分析仪简介

4.2.2 测试模式

4.2.3 测试流程

习题

第5章 MOSFET器件电学特性测试

5.1 MOSFET交流C-V特性测试

5.2 MOSFET转移特性测试

5.3 MOSFET输出特性测试

5.4 超深亚微米MOSFET栅极电流特性测试

5.5 超深亚微米MOSFET衬底电流特性测试

5.6 MOSFET温度特性测试

习题

参考文献

第6章 MOSFET模型参数提取实验

6.1 基本工艺参数和模型标记参数的设定

6.2 MOSFET Cgg特性模型参数的提取

6.3 MOSFET Cgc特性模型参数的提取

6.4 MOSFET大尺寸Root器件直流参数的提取

6.5 MOSFET短沟道效应参数的提取

6.6 MOSFET窄沟道效应参数的提取

6.7 MOSFET窄短沟道效应参数的提取

6.8 MOSFET泄漏电流Ioff模型参数的提取

6.9 MOSFET衬底电流Isub模型参数的提取

6.10 MOSFET温度效应参数的提取

6.11 MOSFET版图邻近效应参数的提取

6.12 MOSFET Corner模型的建立及参数提取

6.13 MOSFET Mismatch模型建立及参数的提取

6.14 MOSFET模型报告及检查

习题

参考文献

第7章 MOSFET射频模型参数提取

7.1 MOSFET射频模型的发展历程

7.2 MOSFET小信号等效电路

7.3 测试环境搭建和测试方案

7.3.1 矢量网络分析仪简介

7.3.2 校准

7.3.3 测试和提参

习题

参考文献

第8章 基于XModel的MOSFET射频模型参数提取实验

8.1 去嵌

8.1.1 去嵌方法

8.1.2 开路-短路去嵌法的步骤

8.1.3 开路测试结构等效电路及参数提取

8.1.4 短路测试结构等效电路及参数提取

8.1.5 基于XModel的开路-短路去嵌步骤

8.2 射频MOSFET零偏寄生参数提取

8.2.1 射频MOSFET零偏寄生参数简介

8.2.2 基于XModel的零偏寄生参数提取步骤

8.3 射频MOSFET不同偏置下寄生参数的验证与优化

8.3.1 不同偏置下寄生参数的提取方法

8.3.2 基于XModel的不同偏置下寄生参数的验证与优化

8.4 射频MOSFET衬底阻抗网络参数的提取

8.4.1 射频MOSFET衬底阻抗网络参数的提取方法

8.4.2 利用XModel提取衬底阻抗网络参数

8.5 射频MOSFET噪声参数的提取

8.5.1 噪声理论

8.5.2 噪声去嵌

8.5.3 噪声参数推导

8.5.4 利用XModel提取噪声参数的步骤

习题

参考文献

第9章 GaN HEMT及模型介绍

9.1 GaN HEMT的材料特性和工作原理

9.1.1 GaN异质结的材料特性

9.1.2 GaN HEMT基本结构和工作原理

9.2 GaN HEMT模型介绍

9.2.1 GaN HEMT模型概述

9.2.2 ASM-HEMT紧凑型模型的结构

9.2.3 GaN HEMT的直流特性和交流特性

9.3 GaN HEMT的二级效应

9.3.1 夹断效应

9.3.2 速度饱和效应

9.3.3 栅极电流

9.3.4 非理想亚阈值斜率效应

9.3.5 沟道长度调制效应

9.3.6 DIBL效应

9.3.7 陷阱效应

9.3.8 温度特性

习题

参考文献

第10章 基于XModel的GaN HEMT功率模型参数提取实验

10.1 GaN HEMT功率器件建模测试方案

10.1.1 直流特性测试

10.1.2 电容-电压特性测试

10.1.3 温度特性测试

10.2 基于ASM-HEMT模型的I-V参数提取

10.2.1 基本工艺参数和模型控制参数的设置

10.2.2 线性区转移特性的拟合

10.2.3 饱和区电流特性的拟合

10.2.4 栅极电流特性的拟合

10.3 基于ASM-HEMT模型的电容参数提取

10.3.1 GaN HEMT栅极电容特性参数的提取

10.3.2 GaN HEMT输出电容特性参数的提取

10.4 基于ASM-HEMT模型的温度特性参数提取

10.4.1 GaN HEMT环境温度效应参数的提取

10.4.2 GaN HEMT自热效应参数的提取

习题

参考文献

第11章 基于XModel的GaN HEMT射频模型参数提取实验

11.1 GaN HEMT射频器件建模测试方案

11.2 基于ASM-HEMT模型的DC参数提取

11.2.1 GaN HEMT射频器件和功率器件的区别

11.2.2 GaN HEMT的DC参数提取

11.3 基于ASM-HEMT模型的S参数模型提取

11.3.1 寄生参数初值的提取

11.3.2 GaN HEMT的S参数提取

11.4 基于ASM-HEMT模型的非线性大信号模型参数提取

11.4.1 自热效应大信号模型

11.4.2 陷阱效应模型

11.4.3 负载牵引测试

习题

参考文献