超薄栅氧隧穿漏电流低频噪声模型适用于超薄栅氧化层MOSFET低频段噪声特性表征,与等效栅氧厚度为1.2 nm栅电流噪声测试结果的对比,验证了其正确性。通过模型与实验噪声测试结果及器件模拟的对比,可用于提取慢氧化层陷阱密度分布。
唯象模型利用势垒高度涨落和源于二维电子气沟道的栅极泄漏电流的洛仑兹调制散粒噪声,来解释过剩噪声特征。低频和高频范围内,测量值和仿真值均有良好的一致性。模型将过剩噪声解释成1/f'伊噪声和洛仑兹调制散粒噪声之和,能够准确预测超薄栅氧化层的MOS晶体管的过剩噪声性质并适于在电路仿真中使用。
栅电流分量噪声模型,模拟结果与低漏偏置下的1.5 nm栅氧厚度p-MOSFET的数值模拟结果和实验数据一致。该模型适用于纳米级MOSFET,仅限于描述由栅隧穿效应引起的栅漏电流涨落。模型两待定参数都可通过实验获得,可方便计算不同偏置下的点频噪声幅值。等效电容电荷涨落模型中,栅电流通过栅阻抗产生的电压涨落经由器件跨导在沟道处得到证实。该模型仅适用于器件饱和条件下,由于忽略了衬底效应,诱生衬底电流和沟道中的高场效应,其适用性和精确度均不高。
3 结束语
虽然已经提出多种小尺寸MOSFET栅电流噪声模型,但各模型均有局限性。等效电容电荷涨落模型局限性很大,超薄栅氧隧穿漏电流低频噪声模型可用于精确描述低频噪声特性。唯象模型和栅电流分量噪声模型则主要取决于栅隧穿效应。从噪声特性看低频段噪声功率谱近似为栅电流的二次函数,在低温环境白噪声主要成分为散粒噪声。这些噪声模型主要针对隧穿机制,全面描述各种隧穿机制引起的栅漏电流模型还有待研究。