BSIM3v3 Characterization and Simulation of MOS Si1 – xGex Transistors with 130 nm Submicron Technology

Abstract

Перспективи та доцільність роботи представлені для транзисторів MOSi1 – xGex змодельованих за 130 нм субмікронною технологією. Модель BSIM3v3 використовувалася для аналізу роботи транзисторів відповідно до вивчення впливу фракції x германію (з x = 0 до x = 1) на електричні характеристики цих транзисторів з урахуванням впливу температури. PSpice параметри двох різних транзисторів NMOSi1 – xGex і PMOSi1 – xGex були розраховані і використані у моделюванні. Вихідні і перехідні електричні характеристики були визначені в інтервалі температур від – 200 до 200 °С. Субпороговий режим також розглядався шляхом обчислення струмів ION та IOFF як функції VGS для постійного VDD. Результати моделювання показують, що вищезгадані транзистори працюють належним чином у режимі з пороговою напругою близько 1.2 В. Вони можуть бути використані в мікроелектроніці низької напруги та малої потужності шляхом керування фракцією x германію.

A prospective of work and a feasibility study are undertaken on MOSi1 – xGex transistors with a 130 nm submicron technology. BSIM3v3 model has been used to analyze the transistors’ operation, according to the study of the effect of Germanium fraction x (x = 0 to x = 1) on electrical performance of these transistors taking into account the influence of temperature. PSpice parameters of two different transistors NMOS1 – xGex and PMOS1 – xGex have been calculated and used in the modeling. The output and transfer electrical characteristics have been determined in the temperature range – 200 to 200 °C. The regime subthreshold was also addressed by calculating ION and IOFF currents as a function of VGS for constant VDD. Simulation results show that the above transistors work properly in a regime under a threshold voltage of about 1.2 V. They can be used in low voltage and low power microelectronics by controlling the germanium x fraction.