CN112765922B - 采用soi衬底的射频晶体管的仿真模型 - Google Patents
采用soi衬底的射频晶体管的仿真模型 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112765922B CN112765922B CN202011639121.2A CN202011639121A CN112765922B CN 112765922 B CN112765922 B CN 112765922B CN 202011639121 A CN202011639121 A CN 202011639121A CN 112765922 B CN112765922 B CN 112765922B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gate
- drain
- source
- capacitance
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/30—Circuit design
- G06F30/36—Circuit design at the analogue level
- G06F30/367—Design verification, e.g. using simulation, simulation program with integrated circuit emphasis [SPICE], direct methods or relaxation methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
本发明提供了一种采用SOI衬底的射频晶体管的仿真模型,包括:核心器件,所述核心器件为一晶体管,包括源极、漏极、正栅、以及SOI衬底的背栅;所述核心器件的***电路包括:栅极电阻、栅极到接触孔的电阻、源极和漏极电阻、栅极到源极的边缘电容、栅极到源极的寄生电容、栅极到漏极的边缘电容、栅极到漏极的寄生电容、埋层氧化物层电容、源端下方的埋层氧化物电容、漏端下面的埋层氧化物电容、埋层氧化物下方的阱区域的分布式电阻、衬底部分的电阻和电容、以及背栅电阻。本发明综合考虑了FDSOI衬底的特点,重新设计了一套更适合射频FDSOI领域的合适的器件模型,对比结果显示其于测试值高度吻合。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域,尤其涉及一种采用SOI衬底的射频晶体管的仿真模型。
背景技术
随着技术节点不断的推进,晶体管尺寸越来越小,面临一个最关键的挑战——短沟道效应,它不仅会恶化器件的直流特性,而且还会影响器件的射频特性。FDSOI是体区全耗尽的晶体管,可以通过背栅偏置以及调整BOX下面的硅层(背板)的掺杂浓度来调整器件的阈值电压,而且FDSOI器件的体区掺杂浓度很低,几乎没有掺杂,因此能有效的抑制短沟道效应。BOX层的存在可以有效减小寄生参数,从而具有较好的射频性能,可广泛应用于高频率领域。
器件模型是将IC设计和产品功能与性能联系起来的关键纽带。伴随着集成器件尺寸越来越小,集成规模越来越大,集成电路工序越来越复杂,对器件模型的精度要求也越来越高。对于FDSOI,目前业界主流模型为BSIM-IMG模型。但是该模型在射频器件领域的精度并不能够满足要求。因此,如果在射频FDSOI领域建立一套合适的器件模型,是现有技术存在的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种采用SOI衬底的射频晶体管的仿真模型,是能够适应射频FDSOI领域的合适的器件模型。
为了解决上述问题,本发明提供了一种采用SOI衬底的射频晶体管的仿真模型,包括:核心器件,所述核心器件为一晶体管,包括源极、漏极、正栅、以及SOI衬底的背栅;所述核心器件的***电路包括:栅极电阻、栅极到接触孔的电阻、源极和漏极电阻、栅极到源极的边缘电容、栅极到源极的寄生电容、栅极到漏极的边缘电容、栅极到漏极的寄生电容、埋层氧化物层电容、源端下方的埋层氧化物电容、漏端下面的埋层氧化物电容、埋层氧化物下方的阱区域的分布式电阻、衬底部分的电阻和电容、以及背栅电阻。
本发明综合考虑了FDSOI衬底的特点,重新设计了一套更适合射频FDSOI领域的合适的器件模型,对比结果显示其于测试值高度吻合。
附图说明
附图1所示是本发明一具体实施方式所采用的核心器件的结构图。
附图2所示是本发明一具体实施方式的建模所采用的***电路。
附图3所示的本发明一具体实施方式的四端口图。
附图4所示是本发明一具体实施方式的所采用的模型拓扑结构仿真的输出电导gds与测试结果的对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的采用SOI衬底的射频晶体管的仿真模型的具体实施方式做详细说明。
本具体实施方式所述的采用SOI衬底的射频晶体管的仿真模型包括核心器件和***电路。附图1所示是本具体实施方式所采用的核心器件的结构图,所述核心器件为一晶体管,采用SOI衬底,包括源极、漏极、正栅、以及SOI衬底的背栅。所述核心器件的***电路如附图2所示,包括:栅极电阻、栅极到接触孔的电阻、源极和漏极电阻、栅极到源极的边缘电容、栅极到源极的寄生电容、栅极到漏极的边缘电容、栅极到漏极的寄生电容、埋层氧化物层电容、源端下方的埋层氧化物电容、漏端下面的埋层氧化物电容、埋层氧化物下方的阱区域的分布式电阻、衬底部分的电阻和电容、以及背栅电阻,对应附图2中的RG为栅极电阻,Rcon是栅极到接触孔的电阻,与栅极所加偏置无关。Rs、Rd分别是源极和漏极电阻,Cgs,fr是栅极到源极的边缘电容,Cgs,ov是栅极到源极的overlap电容。Cgd,fr是栅极到漏极的边缘电容,Cgd,ov是栅极到漏极的overlap电容。CBOX是BOX层电容,CSBOX、CDBOX分别是源端、漏端下面的BOX电容,R1~R5是表征BOX下面的well区域的分布式电阻,Rsub、Csub表示衬底部分的电阻和电容,RBG是背栅电阻。在对于FDSOI器件的射频建模中,衬底以及栅极寄生效应一定要考虑。
对于上述器件模型中需要用到的S参数,可以用以下方法提取。
用GSGSG差分探针按照附图3所示的四端口图与四个端口相连。根据不同测试条件对待测器件(DUT)进行测试。
由于引脚和金属互连线引入了一些外部寄生参数,所以需将测得的S参数(Sdut)进行去嵌处理,最常用的去嵌方法是open-short去嵌,对open测试结构进行测试得到Sopen,对short测试结构进行测试得到Sshort,将Sdut、Sopen、Sshort分别转换成导纳参数Ydut、Yopen、Yshort:
E为4╳4的单位矩阵,Z0为特征阻抗(一般设为50Ω),Zdeem为去嵌后的阻抗参数。
Ydut’=Ydut-Yopen;
Yshort’=Yshort-Yopen;
Zdeem=(Ydut’)-1-(Yshort’)-1
去嵌完之后,即获得器件去嵌后的S参数Sdeem,用于对被测器件建模时使用。
附图4所示是基于以上模型拓扑结构仿真的输出电导gds与测试结果的对比图,深色为测量值,浅色为器件建模的模拟值,显示两者基本拟合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种采用SOI衬底的射频晶体管的仿真模型,其特征在于,包括:
核心器件,所述核心器件为一晶体管,包括源极、漏极、正栅、以及SOI衬底的背栅;
所述核心器件的***电路包括:栅极电阻、栅极到接触孔的电阻、源极和漏极电阻、栅极到源极的边缘电容、栅极到源极的寄生电容、栅极到漏极的边缘电容、栅极到漏极的寄生电容、埋层氧化物层电容、源端下方的埋层氧化物电容、漏端下面的埋层氧化物电容、埋层氧化物下方的阱区域的分布式电阻、衬底部分的电阻和电容、以及背栅电阻;
RG为栅极电阻,Rcon是栅极到栅极接触孔的电阻,与栅极所加偏置无关,RG与Rcon串联,连接在栅极与栅极接触孔之间;
Rs、Rd分别是源极和漏极电阻,分别连接在源极与源极接触孔之间,以及漏极与漏极接触孔之间,Cgs,fr是栅极到源极的边缘电容,连接在栅极接触孔与源极之间,Cgs,ov是栅极到源极的交叠电容,连接在RG与Rcon的接触点与源极之间;
Cgd,fr是栅极到漏极的边缘电容,连接在栅极接触孔与漏极之间,Cgd,ov是栅极到漏极的交叠电容,连接在RG与Rcon的接触点与漏极之间;
CBOX是埋层氧化物层电容,连接在背栅与阱区之间,CSBOX、CDBOX分别是源极、漏极下面的埋层氧化物电容,连接在源极与阱区、漏极与阱区之间,
R1~R5是埋层氧化物层下面的阱区域的分布式电阻网络,Rsub是衬底部分的电阻,RBG是背栅电阻,两者串联连接在阱区和被栅接触孔之间,Csub是衬底部分的电容,与衬底部分的电阻并联。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011639121.2A CN112765922B (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 采用soi衬底的射频晶体管的仿真模型 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011639121.2A CN112765922B (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 采用soi衬底的射频晶体管的仿真模型 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112765922A CN112765922A (zh) | 2021-05-07 |
CN112765922B true CN112765922B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=75698326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011639121.2A Active CN112765922B (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 采用soi衬底的射频晶体管的仿真模型 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112765922B (zh) |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101000925A (zh) * | 2006-01-09 | 2007-07-18 | 国际商业机器公司 | 场效应晶体管及其形成方法 |
CN101169800A (zh) * | 2007-10-29 | 2008-04-30 | 上海集成电路研发中心有限公司 | Mos晶体管射频电路仿真宏模型及其参数提取方法 |
CN101292334A (zh) * | 2005-12-14 | 2008-10-22 | 英特尔公司 | 源极区和漏极区之间具有box层的应变硅mos器件 |
CN101388340A (zh) * | 2007-09-10 | 2009-03-18 | 国际商业机器公司 | 金属高k晶体管及其制备方法 |
CN101425538A (zh) * | 2007-10-31 | 2009-05-06 | 国际商业机器公司 | 具有按比例缩小的栅叠层厚度的金属栅极mosfet器件及其方法 |
CN102456579A (zh) * | 2010-10-27 | 2012-05-16 | 国际商业机器公司 | 具有局部的极薄绝缘体上硅沟道区的半导体器件 |
CN104750922A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-07-01 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | Soi四端口网络及其模型拓扑结构 |
CN105022878A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-11-04 | 中国科学院上海高等研究院 | 射频soi-mos变容管衬底模型及其参数提取方法 |
CN107919353A (zh) * | 2016-10-10 | 2018-04-17 | 意法半导体有限公司 | 用于使用分布式触发电路保护免于静电放电的设备 |
CN108875105A (zh) * | 2017-05-15 | 2018-11-23 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | Soi晶体管四端口网络射频模型参数提取方法 |
CN111159933A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-05-15 | 华东师范大学 | 一种源漏外延场效应晶体管栅围电容的建模方法 |
CN111914505A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-11-10 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种mos器件的建模方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6780686B2 (en) * | 2002-03-21 | 2004-08-24 | Advanced Micro Devices, Inc. | Doping methods for fully-depleted SOI structures, and device comprising the resulting doped regions |
US8508289B2 (en) * | 2009-12-08 | 2013-08-13 | Soitec | Data-path cell on an SeOI substrate with a back control gate beneath the insulating layer |
-
2020
- 2020-12-31 CN CN202011639121.2A patent/CN112765922B/zh active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101292334A (zh) * | 2005-12-14 | 2008-10-22 | 英特尔公司 | 源极区和漏极区之间具有box层的应变硅mos器件 |
CN101000925A (zh) * | 2006-01-09 | 2007-07-18 | 国际商业机器公司 | 场效应晶体管及其形成方法 |
CN101388340A (zh) * | 2007-09-10 | 2009-03-18 | 国际商业机器公司 | 金属高k晶体管及其制备方法 |
CN101169800A (zh) * | 2007-10-29 | 2008-04-30 | 上海集成电路研发中心有限公司 | Mos晶体管射频电路仿真宏模型及其参数提取方法 |
CN101425538A (zh) * | 2007-10-31 | 2009-05-06 | 国际商业机器公司 | 具有按比例缩小的栅叠层厚度的金属栅极mosfet器件及其方法 |
CN102456579A (zh) * | 2010-10-27 | 2012-05-16 | 国际商业机器公司 | 具有局部的极薄绝缘体上硅沟道区的半导体器件 |
CN104750922A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-07-01 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | Soi四端口网络及其模型拓扑结构 |
CN105022878A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-11-04 | 中国科学院上海高等研究院 | 射频soi-mos变容管衬底模型及其参数提取方法 |
CN107919353A (zh) * | 2016-10-10 | 2018-04-17 | 意法半导体有限公司 | 用于使用分布式触发电路保护免于静电放电的设备 |
CN207320106U (zh) * | 2016-10-10 | 2018-05-04 | 意法半导体有限公司 | 用于保护免于静电放电的设备和集成电路 |
CN108875105A (zh) * | 2017-05-15 | 2018-11-23 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | Soi晶体管四端口网络射频模型参数提取方法 |
CN111159933A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-05-15 | 华东师范大学 | 一种源漏外延场效应晶体管栅围电容的建模方法 |
CN111914505A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-11-10 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种mos器件的建模方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
基于BSIMSOI的SOI-MOSFET模型研究;周文勇;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》(第1期);I135-315 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112765922A (zh) | 2021-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106529102B (zh) | AlGaN/GaN HEMT小信号模型及其参数的提取方法 | |
WO2018032713A1 (zh) | 包含沟道高级寄生元件的场效应晶体管小信号等效电路模型 | |
US8691599B2 (en) | Parameter extraction method for semiconductor device | |
Kushwaha et al. | RF modeling of FDSOI transistors using industry standard BSIM-IMG model | |
KR20030017503A (ko) | 하이브리드형, 비선형, 대 신호 마이크로파/밀리미터파 모델 | |
US10345371B2 (en) | Method for parameter extraction of a semiconductor device | |
CN105022878A (zh) | 射频soi-mos变容管衬底模型及其参数提取方法 | |
KR100859475B1 (ko) | 파라미터의 직접 추출법으로 가변 커패시터를 모델링하는방법 | |
US8093916B2 (en) | Method of characterizing a semiconductor device and semiconductor device | |
US10520543B2 (en) | Test structure and method for judging de-embedding accuracy of RF devices by using an introduced device | |
CN105226054B (zh) | 一种通用失配模型及其提取方法 | |
US8108175B2 (en) | Method for determining self-heating free I-V characterstics of a transistor | |
CN112765922B (zh) | 采用soi衬底的射频晶体管的仿真模型 | |
Jarndal et al. | Improved parameter extraction method for GaN HEMT on Si substrate | |
CN106951586B (zh) | 一种考虑温度效应的射频mos器件的建模方法 | |
US20130054219A1 (en) | Equivalent Electrical Model of SOI FET of Body Leading-Out Structure, and Modeling Method Thereof | |
CN109683078B (zh) | 肖特基二极管测试方法及装置 | |
CN108899320B (zh) | 一种mosfet栅氧化层电容校准结构 | |
WO2023029326A1 (zh) | 用于射频mos器件建模的测试***和建模方法 | |
Waldhoff et al. | Improved characterization methology for MOSFETs up to 220 GHz | |
Huang et al. | A new extraction method of extrinsic elements of GaAs/GaN HEMTs | |
Dormieu et al. | 4-Port isolated MOS modeling and extraction for mmW applications | |
CN107895089B (zh) | 一种改进的集成电路mosfet晶体管测试结构参数提取方法 | |
Andrei et al. | Efficient de-embedding technique for 110-GHz deep-channel-MOSFET characterization | |
Tinoco et al. | RF-extraction methods for MOSFET series resistances: A fair comparison |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |