ゲート電 流 モデルの計 算 値

3 . 3 . 1 パ ラ メ ー タ 抽 出 結 果 ( 1 )

従 来 モ デ ル で あ る H i S I M 1 の ゲ ー ト 電 流 モ デ ル の 計 算 値 が ， 実 際 の 9 0 n m テ ク ノ ロ ジ の ゲ ー ト 電 流 測 定 値 に 対 し て ど の 程 度 一 致 す る か を 検 証 す る ． パ ラ メ ー タ 抽 出 し た 結 果 を 図 ３ ． ４ に 示 す ． H i S I M 1 モ デ ル で は ， 1 V 以 下 の ゲ ー ト 電 圧 で 十 分 な 一 致 は 見 ら れ な い ．

3 . 3 . 2 抽 出 結 果 の 誤 差 ( 1 )

従 来 モ デ ル で あ る H i S I M 1 の パ ラ メ ー タ 抽 出 結 果 に お い て ， 測 定 値 と 計 算 値 が ど の 程 度 一 致 し て い る か を 検 証 す る ．パ ラ メ ー タ 抽 出 と モ デ ル の 正 確 性 を 公 正 に 評 価 す る 為 の 誤 差 定 義 を( 3 . 2 0 )式 に 示 す ． こ こ で s i m は 計 算 値 を ，m s r は 測 定 値 を ，E は パ ラ メ ー タ 抽 出 結 果 の 誤 差 指 数 で あ る ．

msr

E

= sim

10

誤 差 指 数 E を 使 っ て 計 算 し た 結 果 を 図３ ． ５に 示 す ． 抽 出 結 果 と同 様 に １ V 以 下 の ゲ ー ト 電 圧 で 大 き な 乖 離 が 見 ら れ る ． 強 反 転 領 域 の 最 大 誤 差 指 数 は ０ ． ２ ４ ， 弱 反 転 領 域 の 最 大 誤 差 指 数 は － １ ５ ． ９ ， ト ラ ッ プ 領 域

（ V g = 1 V ） の 最 大 誤 差 指 数 は ＋ ２ ． ８ と な る ．

第３章 ゲート電流モデリング技術

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図 3 . 4 ： 測 定 値 ( ○ 印 ) と H i S I M １ 計 算 値 ( × 印 ) の 比 較 結 果 . ( 横 軸 ： ゲ ー ト 電 圧 ， 縦 軸 ： ゲ ー ト 電 流 ， W / L = 2 0 u m / 0 . 1 u m ， V d s ： 1 . 0 V ，

V g s ： 0 ～ 2 . 0 V / 2 0 m V ス テ ッ プ ， V b s ： - 1 . 0 ～ 0 V / 0 . 2 V ス テ ッ プ . )

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

0 0.5 1 1.5 2

Vg (V)

Error_Index

Error_Index

図 3 . 5 ： パ ラ メ ー タ 抽 出 結 果 の 誤 差 指 数 . ( 横 軸 ： ゲ ー ト 電 圧 ， 縦 軸 ： ゲ ー ト 電 流 の 誤 差 指 数 . )

3 . 3 . 3 パ ラ メ ー タ 抽 出 結 果 ( 2 )

本 研 究 で ゲ ー ト 電 流 の モ デ ル の 検 証 に 使 用 し た 9 0 n m テ ク ノ ロ ジ の 素 子 寸 法 を 表 ３ ． ２ に 示 す ．

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表 3 . 2 ： 評 価 素 子 . 単 位 : u m 素 子 型 W e f f / L e f f

A N M O S 0 . 1 0 / 0 . 1 0 B N M O S 0 . 1 0 / 1 0 . 0 C N M O S 1 0 . 0 / 1 . 0 0 D N M O S 2 0 . 0 / 0 . 1 0 E N M O S 2 0 . 0 / 1 0 . 0

ま た ， 本 ゲ ー ト 電 流 モ デ ル に よ る 計 算 値 と 測 定 値 を 比 較 し た 結 果 を 図 ３ ． ６ に 示 す ． こ の 結 果 か ら 提 案 モ デ ル で は ， 異 な る 素 子 寸 法 に 対 し て ビ ニ ン グ す る こ と な し に ， 1 組 の モ デ ル ・ パ ラ メ ー タ で 正 確 に 測 定 値 が 再 現 で き る ．

3 . 3 . 4 抽 出 結 果 の 誤 差 ( 2 )

パ ラ メ ー タ 抽 出 結 果 に お い て ， 測 定 値 と 計 算 値 が ど の 程 度 一 致 し て い る か を 評 価 す る 指 標 と し て ， ( ３ ． ２ ０ ) 式 で 定 義 し た 誤 差 指 数 E を 使 う ． パ ラ メ ー タ 抽 出 を 行 っ た ５ 素 子 の 誤 差 指 数 を 図 ３ ． ７ に 示 す ． そ れ ぞ れ の デ バ イ ス に 対 し て ， 強 反 転 領 域 の 最 大 誤 差 指 数 は ＋ ０ ． １ ９ ， 弱 反 転 領 域 の 最 大 誤 差 指 数 は ＋ ０ ． ５ １ で あ る ． ま た ， ト ラ ッ プ 領 域 （ V g = ０ ． ３ ～ ０ ． ６ V ） の 最 大 誤 差 指 数 は － ２ ． ７ と な る ． 従 来 モ デ ル で あ る H i S I M １ と 比 較 す る と 大 幅 に 改 善 さ れ て い る こ と が わ か る ． 但 し ト ラ ッ プ 領 域 の 誤 差 指 数 に 関 し て は ， 改 善 が 必 要 な 可 能 性 も あ る ． 理 由 と し て は こ の 領 域 で は 電 流 の ゲ ー ト 電 圧 に 対 す る 感 度 が 非 常 に 高 い た め で あ る ． 次 版 の H i S I M ２ モ デ ル で は 新 し い モ デ ル ・ パ ラ メ ー タ を 追 加 す る か 等 の 検 討 を 行 う 余 地 が あ る ．

第３章 ゲート電流モデリング技術

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( a ) 素 子 A ( b ) 素 子 B

( c ) 素 子 C

( d ) 素 子 D ( e ) 素 子 E

図 3 . 6 ： 測 定 値 ( ○ 印 ) と H i S I M 2 計 算 値 ( × 印 ) の 比 較 結 果 . ( 横 軸 ： ゲ ー ト 電 圧 ， 縦 軸 ： ゲ ー ト 電 流 ， V d s ： 1 . 2 ～ 1 . 5 V / 0 . 1 V ス テ ッ プ ，

V g s ： 0 ～ 2 V / 2 0 m V ス テ ッ プ ， V b s ： - 1 ～ 0 V / 0 . 2 V ス テ ッ プ . )

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( a ) 素 子 A ( b ) 素 子 B

( c )素 子 C

( d ) 素 子 D ( e ) 素 子 E

図 3 . 7 ： パ ラ メ ー タ 抽 出 結 果 の 誤 差 指 数 . ( 横 軸 ： ゲ ー ト 電 圧 ， 縦 軸 ： ゲ ー ト 電 流 の 誤 差 指 数 . )

第３章 ゲート電流モデリング技術

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