Comparative experimental study of the improved MOSFETs matching by using the hexagonal layout style

Peruzzi, Vinicius Vono; Renaux, Christian; Flandre, Denis; Gimenez, Salvador Pinillos

doi:10.1109/sbmicro.2017.8112993

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“…Além disso, uma outra figura de mérito também utilizada para quantificar analiticamente o descasamento dos parâmetros elétricos dos dispositivos é o coeficiente de variação [ɛr (%)] em porcentagem (%) [44], [45]. Nestes estudos, o coeficiente de variação foi utilizado como ferramenta estatística em uma amostra de 360 dispositivos para estudar o descasamento do estilo de leiaute Diamante (formato de porta hexagonal) nos MOSFETs SOI tipo n (nMOSFETs) em comparação com o estilo de leiaute retangular tradicional, valendo-se dos mesmos valores de W, área de porta e condições de polarização.…”

Section: 212 Introduçãounclassified

“…Nestes estudos, o coeficiente de variação foi utilizado como ferramenta estatística em uma amostra de 360 dispositivos para estudar o descasamento do estilo de leiaute Diamante (formato de porta hexagonal) nos MOSFETs SOI tipo n (nMOSFETs) em comparação com o estilo de leiaute retangular tradicional, valendo-se dos mesmos valores de W, área de porta e condições de polarização. Os resultados demonstraram que os DSnM com ângulos α iguais a 90 o são capazes de aumentar em mais de 45% em média, com um desvio-padrão de 20,1%, o casamento entre dispositivos em comparação aos observados com os CSnM equivalentes [44], [45].…”

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Estudo do casamento entre MOSFETs implementados com geometrias de porta não convencionais em ambientes de radiações de raios X

Peruzzi¹

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This doctoral thesis illustrates the studies of the variability and mismatch between "N" type MOSFET devices (nMOSFETs) with hexagonal (DnM), octagonal (OnM) and rectangular (CnM) gate geometry, considering four different types of bias of these nMOSFETs during the ionizing radiation procedure X-ray: I- without electrical bias or with all terminals (source, door, drain and substrate) open (Floating); II- with electrical bias of the devices in the operating state of “on-state” or “closed-switch” (On-state); III- with bias of the devices in the condition of analogue operation or operating as an amplifier (Analog); IV- with device bias in the state-off or “open-switch” operating condition (Off-state). Considering the Floating bias, during the Xray ionizing radiation procedure, it appears that DnMs with an a angle of 90° reduce the mismatch between devices by 40.7% for the threshold voltage (VTH) and 56.8% for the subthreshold slope (SS), respectively, in comparison to the values found in the CnMs counterparts. Considering the On-state bias during the procedure of X-ray ionizing radiation, it is observed that OnMs with an a angle of 90° and a 50% “c” factor improve the matching between devices by 57.4% for VTH and 54.9% for SS compared to those found in CnM counterparts. In the Analog and Off-state bias during the X-ray ionizing radiation procedure, the DnMs and OnMs showed a better matching between devices compared to those obtained with the CnMs counterparts and with a 95% accuracy level. During the procedure of X-ray ionizing radiation in Floating mode, the maximum total ionizing dose (TID) used was in the order of up to 4.5 Mrad. In addition, during ionizing X-ray radiation procedures in On-State, Off-State and Analog modes, the maximum TIDs used were 200 krad for On-State and Analog modes and 20 krad for Off-State mode. Therefore, the Diamond and Octo layout styles can be considered as alternative layout strategies for the implementation of MOSFETs in order to enhance their tolerances to ionizing X-ray radiation, aiming at applications in integrated circuits (ICs) implemented with Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) manufacturing technology

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Estudo do casamento entre MOSFETs implementados com geometrias de porta não convencionais em ambientes de radiações de raios X

Peruzzi¹

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Boosting the Ionizing Radiation Tolerance in the Mosfets Matching by Using Diamond Layout Style

Peruzzi

Cruz

Silva

et al. 2019

2019 34th Symposium on Microelectronics Technology and Devices (SBMicro)

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Comparative experimental study of the improved MOSFETs matching by using the hexagonal layout style

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