半导器件模型和工艺模型PDF电子书下载

第一章 集成电路的计算机模拟概述 1

1-1 引言 1

1-2 半导体工艺模拟 2

1-3 半导体器件模拟 9

1-4 电路模拟 16

参考文献 23

第一篇 半导体器件模型 26

第二章 MOS晶体管模型 26

2-1 MOS晶体管的静态特性 26

2-1-1 简化的模型公式 26

2-1-2 耗尽层体电荷对MOS晶体管特性的影响 32

2-1-3 MOS晶体管的饱和电压 34

2-1-4 MOS晶体管中的沟道长度调制效应 35

2-2 MOS晶体管中的电荷存贮 38

2-2-1 衬底对源和漏的电容 39

2-2-2 栅-沟道电容 40

2-2-3 电荷守恒的电容模型 44

2-3 MOS晶体管小信号模型 46

2-4 MOS晶体管的二级模型 48

2-4-1 短沟道对阈值电压的影响 49

2-4-2 窄沟道效应 52

2-4-3 表面电场对迁移率的影响 54

2-4-4 载流子极限漂移速度对饱和电压的影响 56

2-4-5 MOS晶体管的弱反型导电 57

2-5 MOS晶体管的半经验模型 59

2-5-1 阈值电压的半经验公式 59

2-5-2 MOS晶体管沟道电流 61

2-5-3 表面电场对表面迁移率的影响 62

2-5-4 饱和电压公式 63

2-5-5 沟道长度调制 65

2-5-6 满足电荷守恒的电容模型 66

参考文献 68

本章符号表 70

第三章 双极型晶体管模型 74

3-1 直流的Ebers-Moll模型（EM1模型） 75

3-1-1 注入型模型 75

3-1-2 传输型模型 77

3-1-3 两种变型模型 80

3-2 晶体管瞬态模型（EM2模型） 82

3-2-1 串联电阻的影响 83

3-2-2 晶体管中的电荷存贮效应 89

3-2-3 交流小信号EM2模型 97

3-3 考虑到各种二级效应的EM模型（EM3模型） 99

3-3-1 基区宽度调制效应（Early效应） 99

3-3 2 小电流效应（Sah效应） 103

3-3-3 大注入效应（Webster效应） 105

3-3-4 正向时间常数τF随集电极电流Ic的变化 108

3-3-5 空间电荷区复合流抗饱和效应 109

3-4 Gummel-Poon模型（GP模型） 111

3-4-1 GP模型的推导 112

3-4-2 GP模型的物理解释 120

3-4-3 晶体管瞬态GP模型 122

3-4-4 交流小信号GP模型 125

3-4-5 GP模型参数的温度关系 128

3-5 双极型晶体管的统计模型 129

3-5-1 器件模型参数的相关性 130

3-5-2 GP模型参数的相关性 132

参考文献 136

本章符号表 138

第四章 其他半导体器件模型 142

4-1 二极管模型 142

4-1-1 PN结二极管和肖特基二极管模型 142

4-1-2 隧道二极管模型 148

4-1-3 齐纳（Zener）二极管模型 151

4-2 结型场效应晶体管模型 155

4-3 单结晶体管模型 165

4-3-1 单结晶体管特性及模型 166

4-3-2 单结晶体管模型参数的测量 170

4-4 可控硅整流器模型 176

4-4-1 可控硅整流器的电学特性和模拟方法 176

4-4-2 可控硅整流器的双三极管模型 179

4-4-3 SCR的EM模型 185

参考文献 188

第五章 集成注入逻辑电路模型 189

5-1 集成注入逻辑电路的工作原理 189

5-2 集成注入逻辑门的端子模型 192

5-3 集成注入逻辑门的注入模型 199

5-3-1 注入模型的构成 199

5-3-2 注入模型参数的测量 204

5-4 集成注入逻辑集总模型 207

参考文献 208

第六章 集成电路宏模型 210

6-1 模拟集成电路宏模型 211

6-1-1 运算放大器宏模型 212

6-1-2 宏模型参数和元件值 213

6-1-3 比较器的宏模型 224

6-2 数字集成电路的宏模型 230

6-2-1 TTL与非门的宏模型 233

6-2-2 改进的TTL与非门宏模型 234

6-2-3 TTL触发器宏模型 240

参考文献 242

第七章 噪声模型 244

7-1 噪声系数和噪声分类 244

7-2 半导体器件的噪声模型 247

7-2-1 电阻的噪声模型 247

7-2-2 晶体二极管噪声模型 247

7-2-3 双极型晶体管模型 248

7-2-4 场效应晶体管噪声模型 250

参考文献 251

第二篇 半导体工艺模型 254

第八章 离子注入模型 254

8-1 基本概念 254

8-2 注入离子的能量损失过程 257

8-3 注入离子的分布 260

8-3-1 LSS理论 260

8-3-2 三、五族元素的离子注入参数 263

8-4 磷、砷和锑的离子注入分布 266

8-5 硼的离子注入分布 269

参考文献 272

第九章 扩散模型 274

9-1 杂质扩散的基本理论 274

9-2 非本征硅中的杂质扩散理论 276

9-2-1 载流子电场效应 276

9-2-2 空位扩散理论 277

9-3 三、五族杂质在硅中的扩散 283

9-3-1 硼扩散模型 284

9-3-2 砷扩散模型 287

9-3-3 锑扩散模型 291

9-3-4 磷扩散模型 292

9-4 氧化硅表面下的扩散 298

9-5 界面流 300

参考文献 302

第十章 热氧化模型 304

10-1 热氧化的基本模型 304

10-2 晶向对氧化速率的影响 312

10-3 氧化剂分压强的影响 312

10-4 氯化氢气对氧化速率的影响 313

10-5 硅衬底杂质浓度对氧化速率的影响 316

参考文献 320

第十一章 外延模型 322

11-1 硅外延膜的生长 322

11-2 外延掺杂 327

11-3 自掺杂效应 333

参考文献 336

附录A 晶体管饱和时间常数τs和存贮时间ts的关系 338

附录B 本征晶体管饱和压降V′Csat 340

附录C 工艺模拟程序SUPREM-Ⅱ输入语言简介 342

附录D 器件分析程序SEDAN的使用说明 360

附录E 电路分析程序SPICE-ⅡG输入语言简介 372