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제안 방법
- 따라서 본 논문에서는 하나의 기판저항을 사용한 단순 모델과 3개의 기판저항을 사용한 개선된 비대칭 모델의 정확도를 0.1GHz에서 20GHz까지 서로 비교하였다. 이러한 정확도 비교를 위해 common source-bulk (CSB)와 common source-gate (CSG) 구조의 등가회로를 함께 사용한 모델 파라미터 추출 방법을 새롭게 제안하였다.
- 본 연구에서는 CSB구조와 CSG구조에서 측정된 S-파라미터를 함께 사용하여 SPICE 모델 파라미터를 추출하는 방법을 새롭게 개발하였다. 이를 바탕으로 하나의 기판 저항을 사용한 단순 대칭 모델과 3개의 기판 저항을 사용한 개선된 비대칭 모델의 정확도를 비교하였다.
- 5 μm, gate finger 수 Nf = 16)의 N-MOSFET들을 사용하였다. 이 소자들의 RF S-parameter는 wafer probe station에 설치된 on-wafer RF probe에 DC bias를 가한 후 vector network analyzer(VNA)를 사용하여 20 GHz까지 측정하였다. 측정된 on-wafer S-parameter로부터 RF probe 패드 및 금속 배선 패턴의 기생성분을 제거하기 위하여 소자 영역을 개방하여 병렬 기생성분의 측정이 가능한 open 테스트 패턴과 소자 영역을 단락시켜 직렬 기생성분의 측정이 가능한 short 테스트 패턴을 사용한 de-embedding을 수행하였다[11].
- 본 연구에서는 CSB구조와 CSG구조에서 측정된 S-파라미터를 함께 사용하여 SPICE 모델 파라미터를 추출하는 방법을 새롭게 개발하였다. 이를 바탕으로 하나의 기판 저항을 사용한 단순 대칭 모델과 3개의 기판 저항을 사용한 개선된 비대칭 모델의 정확도를 비교하였다. 비교 결과로서 multi-finger RF MOSFET의 bulk 저항 비대칭성을 표현한 개선된 모델이 단순 모델보다 0.
- 이 소자들의 RF S-parameter는 wafer probe station에 설치된 on-wafer RF probe에 DC bias를 가한 후 vector network analyzer(VNA)를 사용하여 20 GHz까지 측정하였다. 측정된 on-wafer S-parameter로부터 RF probe 패드 및 금속 배선 패턴의 기생성분을 제거하기 위하여 소자 영역을 개방하여 병렬 기생성분의 측정이 가능한 open 테스트 패턴과 소자 영역을 단락시켜 직렬 기생성분의 측정이 가능한 short 테스트 패턴을 사용한 de-embedding을 수행하였다[11].
- 하지만, 그림 2(b)의 CSB 구조에서 비대칭 모델의 source-bulk junction capacitance Cjso와 source-bulk 저항 Rbps는 내부의 source와 연결되어 있기 때문에 독립적인 방법으로 추출할 수 없으므로 common source-gate (CSG)구조의 등가모델을 결합한 새로운 추출 방법을 개발하였다.
대상 데이터
- CSG 구조의 BSIM3v3 RF 모델 AC 등가회로 (Vgs = Vds = 0).
- 본 연구에서는 gate length Lg가 0.13 μm에서 0.35 μm까지 변화된 multi-finger gate 형태 (unit gate finger width Wu = 2.5 μm, gate finger 수 Nf = 16)의 N-MOSFET들을 사용하였다.
이론/모형
- 그림 4의 CSB 구조의 내부 모델 파라미터를 optimization과정 없이 직접 추출하기 위해서 저주파(LF) 영역에서 Cjs를 무시한 등가회로를 사용하였다[12]. 이때 내부 파라미터는 Yi-파라미터 방정식을 사용하여 다음과 같이 추출되었다.
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