太赫茲CMOS器件建模技術研究.pdf

1、互補型金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）工藝具有高集成度、低功耗和低成本等優(yōu)點，被廣泛應用于集成電路設計領域。準確的器件模型是電路仿真設計的基礎。隨著CMOS工藝的發(fā)展，晶體管應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器件建模技術成為國內外研究的熱點。
　　本文主要研究了太赫茲頻段的MOSFET建模以及

2、參數(shù)提取技術并提出了一種新型的超寬帶去嵌方法，主要研究內容如下：
　　首先，本文基于MOSFET中的典型物理效應建立了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，建立了新型襯底的小信號等效電路模型，并給出了相應的參數(shù)提取方法。模型計算結果與實驗測試數(shù)據(jù)吻合良好，從而驗證了該方法的有效性。
　　其次，設計了晶體管建模的測試版圖，其中包括了開路、短路去嵌結構測試版圖以及晶體管

3、測試版圖，用高頻結構仿真器（High Frequence Structure Simulator，HFSS）對開路測試結構與短路測試結構進行了仿真和驗證，同時搭建了測試系統(tǒng)，并在1-220GHz頻段范圍內進行了測試。
　　在此基礎上，本文基于物理原理與版圖結構建立了焊盤、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構模型將測試結構帶來的寄生效應進行了描述，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構的新型去嵌方法。該方法通過模型計算和測試結果相結合的方法來實現(xiàn)去嵌，相比直接通過測試結果進行去嵌的方法，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。