三维FinFET器件射频模型及参数提取研究

发布时间：2021-12-15 21:54

　　在摩尔定律的推动下,场效应晶体管的特征尺寸不断缩小,以Fin FET为代表的新型立体沟道器件不断涌现。这些三维短沟道新器件在射频环境下的寄生效应更加复杂,为了准确表征这些晶体管的高频特性,需要对器件进行精准建模。本文提出了一种改进的Fin FET器件等效电路模型及一套匹配的参数提取方法。模型中所有的参数都可以通过非线性有理函数拟合提取出来。本文提出的等效电路模型在300GHz的频率范围内,其最大误差低于3.74%。本文的主要研究内容及成果包括:本文首先分析了Fin FET器件的电学特性和平面MOSFET器件等效电路模型的局限性,证明了现有的建模手段总是不能满足新器件的要求,接着提出了一套精确的Fin FET器件射频等效电路模型及与之匹配的模型参数提取方法。通过去嵌入的思路和非线性有理函数拟合的方法,首先在关态条件下提取器件的外部栅源/漏电容,栅源电阻以及衬底网络,然后在器件开启的状态下通过Y参数拟合提取内部的电学参数。通过将等效电路模型在ADS中的仿真结果和TCAD的器件仿真结果进行比较,定量计算出本模型的最大误差低于3.74%,并通过器件射频品质因素的分析再次证明了本文提出的模型具有... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

胡正明教授等人提出的FinFET器件的版图和剖面图

(a) FinFET 器件的阈值电压 (b) FinFET 器件的亚阈值摆幅图 1.2 胡正明教授等人提出的 FinFET 器件的部分电学性能[12]因为 FinFET 器件不但具有性能优势，同时还能与传统的平面 CMOS 技术相兼容，所以自从英特尔公司于 2011 年开始在自家的处理器芯片中使用 22nm 的FinFET 器件工艺之后[13]，如今 FinFET 工艺已经广泛应用于最先进的可移动设备电路领域。虽然目前对于 FinFET 器件的研究工作大部分都集中在结构性能及其在数字电路中的应用，但是也有一些研究开始着眼于 FinFET 器件在高频领域的应用前景[8]。对于 FinFET 器件而言，要想将其广泛应用于模拟射频领域或者数模混合电路中，首先就需要提高 FinFET 器件在高频下的性能。因此，对 FinFET器件进行精准的模型构建就显得非常重要，它可以有效搭起工艺制造，器件以及电路设计之间的一座桥梁。精准的器件模型不仅对工艺流程能起到良好的反馈作用，也对优化电路设计具有很大的帮助[14]。

个部分：外部寄生网络（该部分电路中的模型参数不随偏置的变化而变部本征网络（这部分电路中的模型参数会随着偏置的变化而变化）。这在特殊条件下首先提取外部寄生电路中的模型参数，然后再移除外部模于等效电路模型的影响，提取内部本征电路中的模型参数[20][21][22]。在中，一般可以先通过仪器测量晶体管在断开状态下的射频参数，得到一生参数。然后，再通过如 1.3 所示的去嵌入式的方法（de-embedding）寄生参数的贡献得到内部的各项模型参数[23]。去嵌入式技术的优势在要确定具体的电路网络，就可以通过矩阵运算的方法移除外部的寄生参技术对于硅基晶体管（比如 FinFET）非常有用，因为衬底损耗的原因外部的寄生参数很难确定[24]。对于硅晶片上的晶体管而言，去嵌入式展，主要是用于消除接触点，金属互连线以及衬底的影响。通过去嵌入外部电路中的模型参数，是器件等效电路模型的推导基础。


本文编号：3537207