Agilent Technologies...
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Agilent Technologiesデバイス・モデリング・セミナ2002
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RFアプリケーションのためのMOSFETモデリング
アジレント・テクノロジー株式会社ナレッジ・サービス部デザイン・テクノロジー
テクニカル・コンサルタント塚原 正大
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• 周波数領域の解析とSパラメータSパラメータとは
• 高確度にデバイスの高周波解析を行う為の技術De-embedding
• BSIM3、BSIM4によるRFモデリング
• RF回路検証の重要性
Agenda
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• 周波数領域における代表的なパラメータ
• YZHは開放、短絡条件のため発振しやすく測定が困難である
• 概念的に理解しやすい
• ベクトルネットワークアナライザにて測定が容易におこなえる
• パラメータ変換が容易におこなえる
• RF/μW BJT、MESFET、HEMTの設計、解析、評価において実績済
• Sパラメータによる効果的な抽出方法が可能
• リニアアンプ、低雑音アンプなどの設計、解析、評価に最適
• フィルタ、マッチング回路などの設計、解析、評価に最適
• 自己発熱効果の解析、評価に応用可能
Sパラメータを使用する理由
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Scattering Parameter(散乱パラメータ)
a1
b1
b2
a2
反射波
伝送波
伝送波
反射波
入射波
入射波
回路網
50 Ω75 Ω
50 Ω75 Ω
反射係数
伝送係数
Γ =ba
1
1Γ =
ba
2
2a1 = 0a2 = 0
τ =ba
2
1a2 = 0 τ =
ba
1
2a1 = 0
Sパラメータとは?
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S i ji : 出力ポートj : 入力ポート
bb
s ss s
aa
1
2
11 12
21 22
1
2
=
⋅
s ba12
1
2
=
s ba21
2
1
= s ba22
2
2
=a2 = 0
a1 = 0
a1 = 0
s ba11
1
1
=a2 = 0
Sパラメータの関係式
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反射特性 伝送特性
無反射無伝送
全反射 利得=1
反射係数 伝送係数
位相=0 位相=0
極座標
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+ R- R
+ jX
- jX
誘導性
容量性
負性抵抗
インピーダンス直交座標
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Z - Smith Y - Smith
定抵抗円定コンダクタンス円
定リアクタンス円 定サセプタンンス円
ΓL
L
L
Z
Z=−
+
501
501
正規化インピーダンス 正規化アドミッタンス
スミスチャート
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反射係数1のスミスチャート
負性抵抗領域
拡大スミスチャート
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雑音円(NF)と電力利得円(GA)
( )G
S
SS
S
S S S S
A
S
S
SS
=⋅ −
−− ⋅
− ⋅
⋅ − ⋅
= ⋅ − ⋅
212 2
22
11
2
112
11 22 12 21
1
11
1
Γ
∆ ΓΓ
Γ
∆
平面ΓS
GA=13 dB
GA=10 dB
GA=7 dB
( )NF F
Rn S opt
S opt
= +⋅ ⋅ −
− ⋅ +min
4
1 1
2
2 2
Γ Γ
Γ Γ
NF=1 dB
NF=2 dB
NF=3 dB
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HP4142 / 4155 / 4156
DCパスにフェライトビーズを入れたら良くなったが何故?
何故、DC測定なのに発振するのか?
電圧源を電流源に変更したら良くなったが何故?
このデバイスを実際の回路で使用するときには大丈夫なのか?
DC測定において発振した経験は?
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ΓS 平面
反射係数1のスミスチャート
6.1 GHz
5.1 GHz
0.1 GHz
( )Γ
∆
∆ ∆
∆
SS S
SS SS
S S S S
−− ⋅
−=
−
= ⋅ − ⋅
11 22
112 2
12 21
112 2
11 22 12 21
* *
の場合安定円の外側が絶対安定領域
安定円(信号源側)
S11 2
2 0− >∆
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( )
( )
VSWRSS
RL S
Z Z SS
Groupd phaserad S
d
IN O
=+−
= − ⋅
= ⋅+−
= −⋅
11
20
11
11
11
10 11
11
11
21
log
Delayω
定在波比
リターンロス
入力インピーダンス
群遅延
Sパラメータから求められる他の一般的なパラメータ
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ベクトルネットワークアナライザ(VNA)
8510C
8720E
8753E
45MHz - 110GHz
50MHz - 20GHz
30KHz - 6GHz
Sパラメータを測定する測定器
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Cascade Microtech Probe Station
Cascade Microtech Inc.提供による
針の先端まで50オームを実現
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高周波用プローブ
GS ( Ground - Signal ) タイプ
G S
GSG ( Ground - Signal - Ground ) タイプ
G GS
2導体線路構造
コプレーナ線路構造
コプレーナ線路の電磁界解析例
この他には、SGS、GSGSG、SSGなどが用意
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システムに内在するベクトル誤差要因
順方向シグナルフローグラフ
a1
b1
b2
S baM11
1
1
=S
baM21
2
1
=
EXF
EDF
ERF
1
ESF
S21A
S12A
S11A S22A ELF
ETF
ポート1基準面
ポート2基準面
EDF : 方向性による誤差ESF : ソースマッチによる誤差ERF : 反射のトラッキングによる誤差
EXF : アイソレーションによる誤差ELF : ロードマッチによる誤差ETF : 伝送のトラッキングによる誤差
逆方向についても同様の誤差が存在するので合計12タームの誤差
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2ポートキャリブレーションの種類
SOLT ( Short-Open-Load-Thru )
TRL ( Thru-Reflect-Line )
LRM ( Line-Reflect-Match )
LRRM ( Line-Reflect-Reflect-Match )
TRL on Silicon
高周波のウェハ測定の標準的なキャリブレーション
伝統的なキャリブレーション
導波管、高周波のマイクロストリップ系での標準的なキャリブレーション
シリコン基板上でのキャリブレーション
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キャリブレーション・スタンダード
Cascade Microtech Inc.提供による
スタンダード
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抽出システムの一例
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• 周波数領域の解析とSパラメータSパラメータとは
• 高確度にデバイスの高周波解析を行う為の技術De-embedding
• BSIM3、BSIM4によるRFモデリング
• RF回路検証の重要性
Agenda
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デバイス基準面
デバイス基準面
デバイスを特性化しやすいGSGパターンの設計が必要
基板GNDにも配慮す
る必要あり
RF測定用に使われるTEGの一例
校正基準面 校正基準面
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L=0.18um、W=20um
周波数:3GHz-6GHz
測定値 (De-embedding前)
De-embedding後
De-embeddingとは?
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De-embeddingの難しさ
• 負性抵抗
• 過剰de-embedding
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• 周波数領域の解析とSパラメータSパラメータとは
• 高確度にデバイスの高周波解析を行う為の技術De-embedding
• BSIM3、BSIM4によるRFモデリング
• RF回路検証の重要性
Agenda
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Gate Drain
Source Backgate
Gate-Drain間の配線容量
Poly-Si Gate抵抗
基板抵抗
BSIM3 RFモデリングにおいて考慮すべき問題点
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BSIM3 RF入力反射特性(ゲート抵抗の有無)
S11特性(ゲート抵抗有り)
de-embed後の測定値
シミュレーション値
S11特性(ゲート抵抗無し)
拡大図
シミュレーション値
de-embed後の測定値
周波数:100MHz - 20.1GHzGate : 1.5 V固定Drain : 1, 1.25, 1.5 V
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BSIM3 RF伝送特性(ゲート抵抗の有無)
S21振幅特性(ゲート抵抗有り)
de-embed後の測定値
シミュレーション値
S21振幅特性(ゲート抵抗無し)
周波数:100MHz - 20.1GHzGate : 1.5 V固定Drain : 1, 1.25, 1.5 V
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BSIM3 RF出力反射特性(基板抵抗の有無)
de-embed後の測定値
シミュレーション値
周波数:100MHz - 20.1GHzGate : 1.5 V固定Drain : 1, 1.25, 1.5 V
S22特性(基板抵抗有り) S22特性(基板抵抗無し)
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IC-CAPによるBSIM3モデルファイル例
DC
バルク-ドレイン間接合容量
ゲート容量
Sパラメータ
寄生素子①
②
③
④
⑤
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Large/Narrowのidvg特性
Large Narrow
測定値
シミュレーション値
Vg=0-5V , Vb=Vs=0V , Vd=0.1V
Page 32
Shortのidvg/gm_vs_vg特性
idvg gm_vs_vg
Vg=0-5V , Vb=Vs=0V , Vd=0.1V
Gm d idd vg
=⋅⋅
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Shortのidvd/rout_vs_vd特性
Vg=1-3V , Vb=Vs=0V , Vd=0-5V
idvd rout_vs_vd
Rout d vdd id
=⋅⋅
Vg=1V
Vg=2V
Vg=3VVg=1V
Vg=2V
Vg=3V
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接合容量特性
[S] [Y] [C]Vg=Vb=Vs=0V , Vd=-0.2~2V , Freq=350MHz
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ゲート-ソース間容量特性
[S] [Y] [C]Vd=Vb=Vs=0V , Vg=-4~4V , Freq=350MHz
反転領域
蓄積領域
Page 36
ShortのSパラメータ特性
S21
Vb=Vs=0V , Vg=1.5V , Vd=1~2V , Freq=50MHz~5.05GHz
Vd=1V
Vd=2V
S11
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Page 37
Large/NarrowのS21特性
Vb=Vs=0V , Vg=1.5V , Vd=-1~2V , Freq=50MHz~5.05GHz
Large Narrow
Page 38
IC-CAPによるBSIM4モデルファイル例
BSIM4.2.1用モデルファイル
DCパラメータ抽出用セットアッップ
CVパラメータ抽出用セットアッップ
de-embedding用セットアッップ
S-parameters用セットアッップ
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Page 39
BSIM4マクロ例
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BSIM4ネットリスト例デザインテクノロジーによって組み込まれたシミュレータ
Spice3e2
Spice3f5
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Page 41
今回使用したBSIM4の内部モデル
BSIM4で新しく追加されたモビリティモデル
新LDD抵抗モデル
ゲート漏れ電流モデルOFF
新Charge Thickness Capacitanceモデル
新ジオメトリ依存型ゲート抵抗モデル
新基板抵抗モデル
RGATEMODを使用するためNQSモデルOFF
BSIM3と同等のダイオードモデル
新ジオメトリ依存型Perimeterモデル
デバイスに対応したジオメトリ構造
拡散抵抗モデルON
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BSIM4のモデリング例(DC特性)
Short
Small
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Page 43
BSIM4のモデリング例(容量特性)
ゲート容量
接合容量
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BSIM4のモデリング例(S-Parameters特性@1 finger)
S21dB
S11
S22
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Page 45
BSIM4のモデリング例(S-Parameters特性@20finger)
S21dB
S11
S22
Page 46
• 周波数領域の解析とSパラメータSパラメータとは
• 高確度にデバイスの高周波解析を行う為の技術De-embedding
• BSIM3、BSIM4によるRFモデリング
• RF回路検証の重要性
Agenda
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Page 47
RF回路検証の重要性
• パラメータのコンビネーション
• 物理的、電気的にReasonableなパラメータ値
• De-embedの精度
• シミュレーション収束性
等を確認するために回路検証が重要。
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• 検証方法1)デバイス・モデリング2)オンウェハで回路検証(単純回路)を行い、デバイス・モデリングの検証を行う。その後3)Interconnectモデリング4)パッケージ・モデリング5)評価ボード・モデリング6)SMT部品モデリングというように、step-by-stepで回路検証を行う。
• 注意する点オンウェハ検証用の回路は複雑にしない。デバイス以外にdominantな成分がない回路にする。
RF回路の検証法
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Page 49
RF回路の検証法ーフローチャート
Device modeling
RF回路の検証
Wafer上での回路検証
Interconnect modeling
Package modeling
評価ボード modeling
SMT部品 modeling
NG!
AgilentのSolution
Page 50
パッシブ部品、パッケージのモデリング例
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Page 51
評価ボード・モデリングの例
Point Port
Page 52
• 周波数領域の解析とSパラメータSパラメータとは
⇒高周波では周波数領域の解析が必要で、Sパラメータが便利
• 高確度にデバイスの高周波解析を行う為の技術De-embedding
⇒de-embeddingの精度はTEGに100%依存
• BSIM3、BSIM4によるRFモデリング
⇒モデル等価回路とデバイス構造を理解した上でモデルを選ぶ
• RF回路検証の重要性
⇒一気に複雑な回路で検証するのではなく、単純な回路でオンウェハ検証してから、徐々に複雑にしていく。
まとめ
![Page 28: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/28.jpg)
27
SOI MOSFETモデリングの問題点と
アジレント・テクノロジーのソリューション
アジレント・テクノロジー株式会社ナレッジ・サービス部デザイン・テクノロジー
テクニカル・コンサルタント川原 康雄
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 2
アジェンダ
• SOIの概要
• SOIの問題点
• BSIM SOIモデル
• 高確度モデリングのためのソリューション
• まとめ
![Page 29: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/29.jpg)
28
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 3
SOIとは
( SOI : Silicon-On-Insulator )
Bulk MOSFET SOI MOSFET
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 4
SOIのメリット
①パフォーマンスの向上 ②低消費電力化
![Page 30: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/30.jpg)
29
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 5
SOIのタイプ
部分空乏型(PD:Partially Depleted)
完全空乏型(FD:Fully Depleted)
空乏化していない中性領域の存在
0.15um以上 0.1um未満
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 6
SOIの問題点
• 自己発熱効果
• 寄生バイポーラ効果
• ボディ電荷のヒストリー効果
• インパクトイオン効果
• ボディ抵抗の影響
・デバイス構造による対応
・高確度モデリングによる対応
![Page 31: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/31.jpg)
30
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 7
自己発熱効果
・Bulkタイプとは違い、はさまれた酸化膜があるため熱が逃げにくい
・短時間で発熱してしまう
・半導体パラメータアナライザでは測定不可能
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 8
自己発熱効果の影響
自己発熱を考慮せずパラメータを抽出した場合
自己発熱を考慮してパラメータを抽出した場合で、 ①シミュレーション時ON(実線) ②シミュレーション時OFF(破線)
回路設計時の誤差
![Page 32: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/32.jpg)
31
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 9
寄生バイポーラ効果
キンク現象の発生
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 10
ボディフローティング構造の問題点
・ボディ電位を一定にすることができない
・動作条件によりボディ電位が変化
・キンク現象の発生
・ボディフローティング構造でのチューニングが必要
![Page 33: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/33.jpg)
32
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 11
ヒストリー効果
・低ドレイン電圧領域でより顕著
・時間的要素が含まれる
・パルス周期を変えて測定することで観測可能
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 12
インパクトイオン効果
・高ドレイン電圧領域でより顕著
・時間的要素が含まれる
・立ち上がりからの測定時刻を変えて測定することで観測可能
![Page 34: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/34.jpg)
33
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 13
ボディ抵抗の影響
・一般的に高抵抗を示す
・ボディ電位の時定数の主要因のひとつ
・時間応答のモデリングには不可欠
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 14
BSIMSOIモデル
![Page 35: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/35.jpg)
34
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 15
BSIMSOIモデルの開発
BSIMPD2.2.3 (3/02)
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 16
BSIMSOIモデルの概要
![Page 36: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/36.jpg)
35
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 17
BSIM3モデルとの比較(1)
• フローティングボディノードの追加
• ダイオード電流の改良
• インパクトイオン電流の改良
• 酸化膜トンネル電流モデルの追加
• ゲート端子に誘導されたドレイン漏れ電流(GIDL)モデルの追加
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 18
BSIM3モデルとの比較(2)
• ボディ電荷モデルの改良(ヒストリー効果対応)
• 順方向ボディ電圧領域におけるスレッショルド電圧式の改善
• 寄生BJTモデルの追加
• 自己発熱モデルの追加
• 多種のボディコンタクト/隔離構造への対応
![Page 37: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/37.jpg)
36
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 19
BSIM3モデルとの比較(3)
• W大デバイスに対応した外部ボディノートの追加
• ボディ効果幅依存性の対応
• 低周波領域におけるエクセスショットノイズモデルの追加
• ボディ電位の初期値パラメータの追加
• 電荷厚容量モデルの追加(BSIM3v3.2のCapMod3と同じ)
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 20
BSIMSOI PDモデルのIV特性
![Page 38: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/38.jpg)
37
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 21
BSIMSOI PDモデルの構造
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 22
BSIMSOI Self-heatingモデル
![Page 39: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/39.jpg)
38
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 23
BSIMSOIモデル インパクトイオン電流
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 24
BSIMSOIモデル ダイオード電流
![Page 40: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/40.jpg)
39
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 25
BSIMSOIモデル バイポーラ電流
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 26
BSIMSOI PDモデルと測定値の比較
![Page 41: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/41.jpg)
40
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 27
高確度モデリングのためのソリューション
自己発熱効果
ネットワークアナライザを使用した測定手法の採用
順方向拡散容量測定
高周波用TEG設計のアシスト含むSOIモデリングコンサルティング
パルス測定システム測定データによる検証・最適化
ボディ電荷のヒストリー効果
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 28
高速パルス測定の必要性
熱容量の評価・チューニングに利用
![Page 42: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/42.jpg)
41
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 29
パルス測定システム構築例
高速パルス信号源
オシロスコープ
精密DC電源
DCバイアス供給
電流波形モニタ
パルス信号供給
パルス測定I/Fユニット
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 30
高速パルス測定システム仕様例
•パルス幅:1ns - 100ns
•繰り返し周期:10μs - 1sec
•印加ゲート電圧:0V - 4.5V(1dBステップ)
•測定電流:100μA - 15mA
![Page 43: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/43.jpg)
42
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 31
高速パルス測定における問題点
•高周波領域の測定
•周波数帯域が広範囲
•測定精度の確保
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 32
高周波測定に対応したTEGの例
Source
Source
B
パッドサイズ:100um x 100um
ピッチ:150um
ピッチ:150um
トランジスタ部
300um~400um
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43
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 33
パルスシステムの測定確度検証方法
•リファレンスは半導体パラメータアナライザ
•自己発熱効果がない素子が必要
•Bulk MOSFETを利用した比較検証
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 34
ヒストリー効果の測定方法
1kHz
100kHz
Vg
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Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 35
周波数ドメインによる自己発熱効果測定法
•ACコンダクタンス法
•ネットワークアナライザで測定したSパラメータから算出
•利点:既存の測定システムが利用できる
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 36
ダイオード電流と容量測定値
-5.00E-11
-4.00E-11
-3.00E-11
-2.00E-11
-1.00E-11
0.00E+00
1.00E-11
2.00E-11
-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
印加電圧[V]
容量測定値[F]
1.00E-08
1.00E-07
1.00E-06
1.00E-05
1.00E-04
1.00E-03
1.00E-02
1.00E-01
ダイオード電流[A]
拡散容量測定値
ダイオード電流
拡散容量測定時の問題
PN接合における順方向
バイアス時の容量測定
LCRメータでは
測定不可
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45
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 37
SOIモデルパラメータ抽出に必要となるTEG
①標準MOSFET DCパラメータ抽出用
②容量抽出用③容量サイズ依存パラメータ抽出用
④ボディ抵抗抽出用⑤寄生バイポーラ抽出用⑥拡散容量抽出用⑦自己発熱抽出用
⑧高周波パッドモデリング用⑨高周波パラメータ抽出用
⑩リングオシレータ⑪LNA
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 38
SOIモデルパラメータ抽出方法
・UCB提唱の抽出方法を大幅に改善
・高確度モデリングのための測定項目の追加
・初期抽出ルーチンの新規開発
・抽出アルゴリズムの最適化
・回路レベルによる抽出精度の検証とフィードバック
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46
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 39
SOIモデルパラメータ抽出用モデルファイルの特徴
・高周波対応のSOIマクロモデルも可能
・モデル変数を利用した測定条件の集中管理
・マクロプログラムによる自動抽出機能
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 40
SOIモデルパラメータ抽出例
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Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 41
まとめ
SOIモデリングコンサルティングに含まれる内容
・SOIモデルパラメータ抽出用TEG設計アシスト
・ネットワークアナライザを使用したSOIモデリングの提案
・ SOIモデリング用パルス測定システムの構築
・パラメータ抽出ルーチンの開発
・SOIモデルパラメータ抽出用モデルファイルの構築
・回路レベルにおけるモデリング検証
Title of Presentation1 March, 2001
Agilent Restricted Page 42
参考文献
• BSIMPD2.2 MOSFET MODEL Users’ Manual • http://www-device.eecs.berkeley.edu/~bsimsoi/• http://www-
6.ibm.com/jp/chips/products/bluelogic/showcase/soi/index.html
![Page 49: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/49.jpg)
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![Page 52: Agilent Technologies デバイス・モデリング・セミナ2002literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5988-6833JA.pdfSopt =+ ⋅⋅− −⋅+ min 4 11 2 2 2 ΓΓ ΓΓ NF=1 dB](https://reader035.fdocuments.in/reader035/viewer/2022071412/6109ab7df84d2877d4537178/html5/thumbnails/52.jpg)
May 27, 2002
5988-6833JA0000-08H