太赫茲CMOS器件建模技術(shù)研究.pdf

1、互補(bǔ)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。準(zhǔn)確的器件模型是電路仿真設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。隨著CMOS工藝的發(fā)展，晶體管應(yīng)用頻率已達(dá)到毫米波/太赫茲頻段，此時(shí)對(duì)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(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
　　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?jī)?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(hào)等效電路模型。同時(shí)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(hào)等效電路模型，并給出了相應(yīng)的參數(shù)提取方法。模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)吻合良好，從而驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　其次，設(shè)計(jì)了晶體管建模的測(cè)試版圖，其中包括了開路、短路去嵌結(jié)構(gòu)測(cè)試版圖以及晶體管

3、測(cè)試版圖，用高頻結(jié)構(gòu)仿真器（High Frequence Structure Simulator，HFSS）對(duì)開路測(cè)試結(jié)構(gòu)與短路測(cè)試結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證，同時(shí)搭建了測(cè)試系統(tǒng)，并在1-220GHz頻段范圍內(nèi)進(jìn)行了測(cè)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(cè)試結(jié)構(gòu)帶來(lái)的寄生效應(yīng)進(jìn)行了描述，進(jìn)一步避免了開路

4、短路去嵌法在太赫茲頻段出現(xiàn)的過(guò)去嵌以及欠去嵌的問題。模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)吻合良好，從而驗(yàn)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(guò)模型計(jì)算和測(cè)試結(jié)果相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)去嵌，相比直接通過(guò)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行去嵌的方法，它不僅可以減少成本，而且可以實(shí)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(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了本文提出的新型去嵌方法的有效性。