Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Analysis of Effective Gate resistance characteristics in Nano-scale MOSFET for RFIC

RFIC를 위한 Nano-scale MOSFET의 Effective gate resistance 특성 분석

  • Published : 2004.11.01
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Abstract

Effective gate resistance, extracted by direct extraction method, is analyzed among various gate length, in nanoscale MOSFET for RFIC. Extracted effective gate resistance is compared to measured data and verified with simplified model. Extracted parameters are accurate to 10GHz. In the same process technology effect has a different kind of gate voltage dependency and frequency dependency compared with general effective gate resistance. Particularly, the characteristic of effective gate resistance before and after threshold voltage is noticeable. When gate voltage is about threshold voltage, effective gate resistance is abnormally high. This characteristic will be an important reference for RF MOSFET modeling using direct extraction method.

RFIC를 위한 Nanoscale MOSFET에서의 유효 게이트 저항을 직접 추출법으로 추출하여 다양한 게이트 길이에 대해 분석하였다. 추출된 유효 게이트 저항은 비교적 정확하면서 간소화된 모델을 통한 측정결과와 비교하여 10GHz 대역까지 잘 일치함을 확인하였다. 같은 공정기술로 제작된 소자들 중에서 reverse short channel 효과가 생기지 않는 긴 채널 MOSFET 소자의 경우에 일반적인 유효 게이트 저항에서와는 다른 인가전압 및 주파수 종속성을 가짐을 확인하였다. 특히, 문턱전압을 전후하여 주파수에 따라 상이한 결과를 나타내고 있으며, 게이트 인가전압이 문턱전압에 가까울 때 비이상적으로 큰 유효 게이트 저항값을 나타내었다. 이러한 특성은 직접추출법을 사용하는 RF MOSFET 모델링에 있어서 참고해야 할 중요한 특성이 될 것이다.

Keywords

References

  1. S. Song, J. H. Yi, W. S. Kim, J. S. Lee, K. Fujihara, H. K. Kang, J. T. Moon, and M. Y. Lee, 'CMOS Device Scaling Beyond 100nm', IEEE, Electron Devices Meeting, 10 13 Dec., 2000 https://doi.org/10.1109/IEDM.2000.904300
  2. H. Iwai, 'CMOS Technology for RF Application', IEEE Microelectronics, 2000 22nd International Conference on , Vol. 1, p. 27, 2000 https://doi.org/10.1109/ICMEL.2000.840527
  3. P. H. Woerlee, M. J. Knitel, R van Langevelde, Dirk B. M. Klaassen, Luuk F. Tiemeijer, A J. Scholten, and A T. A. Zegers van Duijnhoven, 'RF CMOS Performance Trends', IEEE, Trans. Elect. Devices, Vol.48, p. 1776, 2001 https://doi.org/10.1109/16.936707
  4. 안정호, 윤형선, 임수, 이희덕, '고주파영역에서 Nano Scale MOSFET의 정확한 fMAX 추출', 2003년도 대한전자공학회, 추계학술대회 논문집, Vol. 26, p. 56, 2003
  5. S. F. Tin, A.A. Osman, K. Mayaram, and C. Hu, 'A simple subcircuit extension of the BSIM3v3 model for CMOS RF design', IEEE JSSC, Vol.35, p. 612, 2000 https://doi.org/10.1109/4.839921
  6. R. Torres Torres, R.S. Murphy Arteaga, and S. Decoutere, 'MOSFET gate resistance determination', IEEE Electronics Letters , Vol. 39, p. 248, 2003 https://doi.org/10.1049/el:20030124
  7. W. C. Elmore, 'The transient response of damped linear networks with particular regard to wideband amplifiers', J. Appl. Phys., Vol. 19, p. 55, 1948 https://doi.org/10.1063/1.1697872
  8. L. T. Pillage and R. A. Rohrer, 'Asymptotic waveform evaluation for timing analysis' , IEEE Trans. Computer Aided Design, Vol. 9, p. 352, 1990 https://doi.org/10.1109/43.45867
  9. S. Lee, C. Kim and H. Yu, 'A small signal RF model and its parameter extraction for substrate effects in RF MOSFETs', IEEE, Trans. Elect. Devices, Vol.48, p. 1374, 2001 https://doi.org/10.1109/16.930654
  10. 김용구, 지희환, 박성형, 이희덕, 'Capacitance Voltage 방법을 이용한 MOSFET의 유효 채널 길이 추출', 2003년도 대한전자공학회 하계학술대회 논문집, Vol. 26, p. 679, 2003
  11. C. Enz, 'An MOS Transistor Model for RF lC Design Valid in All regions of Operation', IEEE, Trans. MTT, Vol.50, p. 342, 2002 https://doi.org/10.1109/22.981286
  12. I. Kwon, M. Je, K Lee, and H. Shin, 'A Simple and Analytical Parameter Extraction Method of a Microwave MOSFET', IEEE, Trans. MTT, Vol. 50, p. 1503, 2002 https://doi.org/10.1109/TMTT.2002.1006411
  13. D. Lovelace, J. Costa, and N. Camilleri, 'Extracing small signal model parameters of silicon MOSFET transistors', IEEE, MTT S Digest, Vol.2, p. 865, 1994 https://doi.org/10.1109/MWSYM.1994.335220