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.
It is well-known that the anode circuit of SCR has the current controlled negative resistance characteristic. Recently the present auther has shown that the gate circuit of SCR has the voltage controlled negative resistance characteristic for the constant anode voltage. It is shown of the equivalent model to SCR(when conducting) the voltage controlled negative resistance characteristic for gate circuit. And it is possible to make SCR gate oscillators with their desired characteristic for illustration.
Power MOSFET operate voltage-driven devices, design to control the large power switching device for power supply, converter, motor control, etc. We have optimal designed planar and trench gate power MOSFET for high breakdown voltage and low on resistance. When we have designed $6,580{\mu}m{\times}5,680{\mu}m$ of chip size and 20 A current, on resistance of trench gate power MOSFET was low than planar gate power MOSFET. The on state voltage of trench gate power MOSFET was improved from 4.35 V to 3.7 V. At the same time, we have designed unified field limit ring for trench gate power MOFET. It is Junction Termination Edge type. As a result, we have obtained chip shrink effect and low on resistance because conventional field limit ring was convert to unify.
본 논문에서는 실제 공정을 반영한 FinFET의 게이트 저항 압축모델을 개발하였다. 삼차원 소자 시뮬레이터 Sentaurus를 사용하여, Y-parameter 해석 방법을 적용하여 게이트 저항을 추출하여 제안하는 모델을 검증하였다. FinFET 게이트의 전기장이 수평 수직 방향으로 형성됨을 고려하여 모델링함으로써, FinFET 게이트 저항의 비선형성을 반영하였다. 현재 제작되고 있는 FinFET에서 게이트가 두 물질(Tungsten, TiN)로 적층된 구조일 수 있음을 고려하여, 비저항이 서로 다른 물질을 적층 시킨 구조에 대한 압축 모델을 개발하였다. 제안하는 모델을 사용하여, 게이트의 기하학적 구조 변수 변화에 따른 게이트 저항이 최소가 되는 fin의 수를 제안하였다. BSIM-CMG에 제안하는 모델을 구현한 후, ring-oscillator를 설계하고, 게이트 저항이 고려되지 않았을 때와 고려되었을 때의 각단의 신호지연을 회로 시뮬레이터를 통해 비교하였다.
In this paper we proposed a new source-drain structure for N-type MOSFET which can suppress the output resistance reduction of a device in saturation region due to soft break down leakage at high drain voltage when the gate is biased around relatively low voltage. When a device is generally used as a switch at high gate bias the current level is very important for the operation. but in electronic circuit like an amplifier we should mainly consider the output resistance for the stable voltage gain and the operation at low gate bias. Hence with T-SUPREM simulator we designed devices that operate at low gate bias and high gate bias respectively without a extra photo mask layer and ion-implantation steps. As a result the soft break down leakage due to impact ionization is reduced remarkably and the output resistance increases about 3 times in the device that operates at the low gate bias. Also it is expected that electronic circuit designers can easily design a circuit using the offered N-type MOSFET device with the better output resistance.
In this paper we proposed transient model for NPT(Non Punch-Through) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) with gate resistances. As gate resistance increases, turn-off time increases. But If gate resistance is small, overshoot voltage increase. To analyze the effect of gate resistance, the transient model is made and the experiments are conducted. We used gate resistances of values; 8[$\Omega$], 140[$\Omega$], 810[$\Omega$] for simulations and experiments. We compared theoretical and experimental results and obtained good agreements.
This research was about shielded trench gate power MOSFET for low voltage and high speed. We used T-CAD tool and carried out process and device simulation for exracting design and process parameters. The exracted parameters was used to design shieled and conventional trench gate power MOSFET. And The electrical characteristics of shieled and conventional trench gate power MOSFET were compared and analyzed for their power device applications. As a result of analyzing electrical characteristics, the recorded breakdown voltages of both devices were around 120 V. The electric distributions of shielded and conventional trench gate power MOSFET was different. But due to the low voltage level, the breakdown voltage was almost same. And the other hand, the threshold voltage characteristics of shielded trench gate power MOSFET was superior to convention trench gate power MOSFET. In terms of on resistance characteristics, we obtained optimal oxied thickness of $3{\mu}m$.
A SOI LDMOS with trench drain and graded gate is proposed to improve the on resistance. The proposed structure can decrease the on resistance by reducing the path of electron current. Simulation results by SUPREM and MEDICI have shown that the on resistance of the LDMOS with trench drain and graded gate was 14.8 % lower than conventional LDMOS with graded gate.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제10권6호
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pp.193-195
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2009
This paper aims to develop a low gate source voltage ($V_{gs}$) N-LDMOS element that is fully operational at a CMOS Logic Gate voltage (3.3 or 5 V) realized using the 0.35 μm BCDMOS process. The basic structure of the N-LDMOS element presented here has a Low $V_{gs}$ LDMOS structure to which the thickness of a logic gate oxide is applied. Additional modification has been carried out in order to obtain features of an improved breakdown voltage and a specific on resistance ($R_{sp}$). A N-LDMOS element can be developed with improved features of breakdown voltage and specific on resistance, which is an important criterion for power elements by means of using a proper structure and appropriate process modification. In this paper, the structure has been made to withstand the excessive electrical field on the drain side by applying the double gate oxide structure to the channel area, to improve the specific on resistance in addition to providing a sufficient breakdown voltage margin. It is shown that the resulting modified N-LDMOS structure with the feature of the specific on resistance is improved by 31%, and so it is expected that optimized power efficiencies and the size-effectiveness can be obtained.
To overcome the drawbacks of conventional LDMOSFETs, we propose RESURF EDMOSFETs which can be adapted in varous circuit applications, be driven without charge pumping circuity and thowe threshold voltage can be adjusted. The devices have the diffused drift region formed by a high tmperature process before the gate oxidaton. After the polysilicon gate electrode formation, a fraction of the drift region around the gate edge is opened for supplemental self-aligned ion implantation to obtain self-aligned drift region. This leads to a shorter gate length and desirable drift region junction contour under the gate edge for minimum specific-on-resistance. In additon, a and maximize the breakdown voltage. Also, by biasing the metal field plate, we can reduce the specific-on-resistance further. The devices are optimized by using the TSUPREM-4 process simulator and the MEDICI device simulator. The optimized devices have the breakdwon voltage and the specific-on-resistance of 101.5V and 1.14m${\Omega}{\cdot}cm^{2}$, respectively for n-channel RESURF EDMOSFET, and 98V and 2.75m.ohm..cm$^{2}$ respectively for p-channel RESURF EDMOSFET. To check the validity of the simulations, we fabricated n-channel EDMOSFETs and confirmed the measured breakdown voltage of 97V and the specific-on-resistance of 1.28m${\Omega}{\cdot}cm^{2}$. These results are superior to those of any other reported power devices for smart power IC applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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