Microwave characteristics of transistors made of silicon-on-insulator with a channel length of 180 nm

Abstract

Характеристики, полученные с помощью SPICE-модели BSIMSOI4, сравниваются с результатами экспериментальных измерений транзисторов, изготовленных в ПАО "Микрон" по технологии КМОП кремний на изоляторе (КНИ) 0,18 мкм. Приводится структура тестовых образцов транзисторов, позволяющая проводить СВЧ-измерения непосредственно на пластине с помощью зондовой станции Cascade. Исследования показали, что граничная частота n-МОП-транзистора составляет 48 ГГц, граничная частота p-МОП-транзистора -20 ГГц. Приведенные данные характеризуют транзисторы с суммарной шириной канала 120 мкм (24 параллельных канала шириной по 5 мкм). Таким образом, технология КНИ КМОП 0,18 мкм позволяет реализовывать СВЧ-устройства с рабочей частотой до 4-5 ГГц. [1]. Однако имеющаяся BSIMSOI4-модель может использоваться при разработке СВЧ-устройств с рабочей частотой не более 1 ГГц [2]. Для корректного моделирования устройств c более высокими рабочими частотами требуются специальные СВЧ-модели, например, BSIMSOI RF. Для моделирования шумовых параметров устройств необходимы модели с характеризацией шумовых параметров. Characteristics obtained using a BSIMSOI4 SPICE model are comparing with results of experimental measurements of transistors manufactured by Mikron using CMOS silicon on insulator (SOI) 0.18 µm process. The structure of test samples of transistors that allow microwave measurements directly on a wafer using Cascade probe station is shown. Studies have shown that the cutoff frequency of the n-MOS transistor is 48 GHz, and the cutoff frequency of the p-MOS transistor is 20 GHz. These data characterize transistors with a total channel width of 120 µm (24 parallel channels with width of 5 µm each). Thus, the SOI CMOS 0.18 µm process allows to manufacture a microwave devices with operating frequency of up to 4-5 GHz. [1]. But the BSIMSOI4 model can be used in the development of microwave devices with an operating frequency not exceeding 1 GHz [2]. For correct simulation of devices with higher operating frequencies special microwave model, for example, BSIMSOI RF is required. Models with a characterization of the noise parameters are required for modeling of noise parameters of the device. г лавным преимуществом КНИ-технологии является повышенная по сравнению с техно-логией объемного кремния радиационная стойкость, необходимая для поддержания рабо-тоспособности высокотехнологичной радиоэлек-тронной аппаратуры в условиях ионизирующего излучения. Изготовленные по КНИ-технологии транзисторы имеют полную диэлектрическую изоляцию n-и p-карманов, ввиду чего отсутствуют паразитные npnp-структуры, а значит, исклю-чено тиристорное защелкивание, свойствен-ное, например, объемной КМОП-технологии.Нанотехнологии. Электроника * Научно-исследовательский институт молекулярной электроники / Research institute for molecular electronics.