在摩爾定律的推動下,場效應(yīng)晶體管的特征尺寸不斷縮小,以Fin FET為代表的新型立體溝道器件不斷涌現(xiàn)。這些三維短溝道新器件在射頻環(huán)境下的寄生效應(yīng)更加復(fù)雜,為了準(zhǔn)確表征這些晶體管的高頻特性,需要對器件進(jìn)行精準(zhǔn)建模。本文提出了一種改進(jìn)的Fin FET器件等效電路模型及一套匹配的參數(shù)提取方法。模型中所有的參數(shù)都可以通過非線性有理函數(shù)擬合提取出來。本文提出的等效電路模型在300GHz的頻率范圍內(nèi),其最大誤差低于3.74%。本文的主要研究內(nèi)容及成果包括:本文首先分析了Fin FET器件的電學(xué)特性和平面MOSFET器件等效電路模型的局限性,證明了現(xiàn)有的建模手段總是不能滿足新器件的要求,接著提出了一套精確的Fin FET器件射頻等效電路模型及與之匹配的模型參數(shù)提取方法。通過去嵌入的思路和非線性有理函數(shù)擬合的方法,首先在關(guān)態(tài)條件下提取器件的外部柵源/漏電容,柵源電阻以及襯底網(wǎng)絡(luò),然后在器件開啟的狀態(tài)下通過Y參數(shù)擬合提取內(nèi)部的電學(xué)參數(shù)。通過將等效電路模型在ADS中的仿真結(jié)果和TCAD的器件仿真結(jié)果進(jìn)行比較,定量計算出本模型的最大誤差低于3.74%,并通過器件射頻品質(zhì)因素的分析再次證明了本文提出的模型具有... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

胡正明教授等人提出的FinFET器件的版圖和剖面圖

(a) FinFET 器件的閾值電壓 (b) FinFET 器件的亞閾值擺幅圖 1.2 胡正明教授等人提出的 FinFET 器件的部分電學(xué)性能[12]因為 FinFET 器件不但具有性能優(yōu)勢，同時還能與傳統(tǒng)的平面 CMOS 技術(shù)相兼容，所以自從英特爾公司于 2011 年開始在自家的處理器芯片中使用 22nm 的FinFET 器件工藝之后[13]，如今 FinFET 工藝已經(jīng)廣泛應(yīng)用于最先進(jìn)的可移動設(shè)備電路領(lǐng)域。雖然目前對于 FinFET 器件的研究工作大部分都集中在結(jié)構(gòu)性能及其在數(shù)字電路中的應(yīng)用，但是也有一些研究開始著眼于 FinFET 器件在高頻領(lǐng)域的應(yīng)用前景[8]。對于 FinFET 器件而言，要想將其廣泛應(yīng)用于模擬射頻領(lǐng)域或者數(shù)�；旌想娐分校紫染托枰岣� FinFET 器件在高頻下的性能。因此，對 FinFET器件進(jìn)行精準(zhǔn)的模型構(gòu)建就顯得非常重要，它可以有效搭起工藝制造，器件以及電路設(shè)計之間的一座橋梁。精準(zhǔn)的器件模型不僅對工藝流程能起到良好的反饋作用，也對優(yōu)化電路設(shè)計具有很大的幫助[14]。

個部分：外部寄生網(wǎng)絡(luò)（該部分電路中的模型參數(shù)不隨偏置的變化而變部本征網(wǎng)絡(luò)（這部分電路中的模型參數(shù)會隨著偏置的變化而變化）。這在特殊條件下首先提取外部寄生電路中的模型參數(shù)，然后再移除外部模于等效電路模型的影響，提取內(nèi)部本征電路中的模型參數(shù)[20][21][22]。在中，一般可以先通過儀器測量晶體管在斷開狀態(tài)下的射頻參數(shù)，得到一生參數(shù)。然后，再通過如 1.3 所示的去嵌入式的方法（de-embedding）寄生參數(shù)的貢獻(xiàn)得到內(nèi)部的各項模型參數(shù)[23]。去嵌入式技術(shù)的優(yōu)勢在要確定具體的電路網(wǎng)絡(luò)，就可以通過矩陣運算的方法移除外部的寄生參技術(shù)對于硅基晶體管（比如 FinFET）非常有用，因為襯底損耗的原因外部的寄生參數(shù)很難確定[24]。對于硅晶片上的晶體管而言，去嵌入式展，主要是用于消除接觸點，金屬互連線以及襯底的影響。通過去嵌入外部電路中的模型參數(shù)，是器件等效電路模型的推導(dǎo)基礎(chǔ)。


本文編號：3537207