太赫茲CMOS器件建模技術(shù)研究.pdf

1、互補型金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）工藝具有高集成度、低功耗和低成本等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于集成電路設(shè)計領(lǐng)域。準(zhǔn)確的器件模型是電路仿真設(shè)計的基礎(chǔ)。隨著CMOS工藝的發(fā)展，晶體管應(yīng)用頻率已達到毫米波/太赫茲頻段，此時對晶體管模型的適用頻率提出了更高的要求。因此，太赫茲CMOS器件建模技術(shù)成為國內(nèi)外研究的熱點。
　　本文主要研究了太赫茲頻段的MOSFET建模以及

2、參數(shù)提取技術(shù)并提出了一種新型的超寬帶去嵌方法，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，本文基于MOSFET中的典型物理效應(yīng)建立了MOSFET小信號等效電路模型。同時為了表征晶體管S12和S21相位的非線性，考慮了襯底耦合效應(yīng)，建立了新型襯底的小信號等效電路模型，并給出了相應(yīng)的參數(shù)提取方法。模型計算結(jié)果與實驗測試數(shù)據(jù)吻合良好，從而驗證了該方法的有效性。
　　其次，設(shè)計了晶體管建模的測試版圖，其中包括了開路、短路去嵌結(jié)構(gòu)測試版圖以及晶體管

3、測試版圖，用高頻結(jié)構(gòu)仿真器（High Frequence Structure Simulator，HFSS）對開路測試結(jié)構(gòu)與短路測試結(jié)構(gòu)進行了仿真和驗證，同時搭建了測試系統(tǒng)，并在1-220GHz頻段范圍內(nèi)進行了測試。
　　在此基礎(chǔ)上，本文基于物理原理與版圖結(jié)構(gòu)建立了焊盤、焊盤耦合以及互連線模型，提出了一種220GHz包含焊盤的晶體管等效電路模型。該方法用基于物理原理的嵌入結(jié)構(gòu)模型將測試結(jié)構(gòu)帶來的寄生效應(yīng)進行了描述，進一步避免了開路

4、短路去嵌法在太赫茲頻段出現(xiàn)的過去嵌以及欠去嵌的問題。模型計算結(jié)果與實驗測試數(shù)據(jù)吻合良好，從而驗證了該模型的有效性。
　　最后，本文還提出了一種基于開路短路結(jié)構(gòu)的新型去嵌方法。該方法通過模型計算和測試結(jié)果相結(jié)合的方法來實現(xiàn)去嵌，相比直接通過測試結(jié)果進行去嵌的方法，它不僅可以減少成本，而且可以實現(xiàn)超寬頻帶的去嵌。另外，本文將未去嵌數(shù)據(jù)、開路短路法去嵌數(shù)據(jù)以及基于本文所提出方法的去嵌數(shù)據(jù)進行了對比，驗證了本文提出的新型去嵌方法的有效性。