用于构建CNTFET小信号模型的电路结构及参数提取方法

技术领域

本发明涉及微电子集成电路技术领域，特别涉及一种用于构建CNTFET小信号模型的电路结构及参数提取方法。

背景技术

在11纳米技术节点及以后，由于硅材料本身的物理特性限制，硅基CMOS技术将面临巨大挑战，高迁移率“非硅″材料将逐步引入到CMOS技术中。碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)具有电子迁移率高，本征延迟时间短，射频性能好，栅的漏电小，静态功耗低等优点，已成为当前国际上MOSFET技术的一个研究热点。小信号模型参数的准确提取对于指导工艺步骤，检测工艺准确性，改善器件结构，研究工艺参数对器件高频性能的影响，集成电路应用等方面具有重要意义，因此研究CNTFET小信号模型具有很好地研究价值和实用价值。

CNTFET发展历史相对较短，其模型研究成果也相对较少，主要沿用MOSFET等晶体管的相关模型，建立一个能应用在电路中的高精度CNTFET器件小信号模型具有非常大的研究前景和意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于构建CNTFET小信号模型的电路结构及参数提取方法，从而提高CNTFET的小信号模型的精度。

为达到上述目的，本发明实施例提供一种用于构建CNTFET小信号模型的电路结构，包括：

寄生部分与本征部分；

所述寄生部分包括寄生电容，寄生电感以及寄生电阻；

所述本征部分通过所述寄生电阻与所述寄生部分相连接，所述本征部分包括：

本征电流源I

栅源极间本征电容C

栅源极间本征电阻R

栅极电阻R

在一实施例中：

所述栅源极间本征电容C

所述栅漏极间本征电容C

所述本征电流源I

所述第一并联结构的第一端，所述第二串联结构的第一端以及所述第二并联结构的第一端相连接；

所述栅漏极间本征电阻R

在一实施例中：

所述寄生电容包括：

连接于栅极与源极之间的寄生电容C

所述寄生电感包括：

栅极寄生电感L

所述寄生电阻包括：

栅极寄生电阻R

其中，

所述栅极寄生电感L

所述源极寄生电感L

所述漏极寄生电感L

本发明实施例还提供一种CNTFET小信号模型的参数提取方法，包括：

确定CNTFET器件的散射参数S

根据所述散射参数S

根据所述散射参数S

根据所述去嵌散射参数S

对所述本征部分的剩余参数赋予初值，并计算所述本征部分的散射参数，所述剩余参数包括栅源极间本征电阻R

将所述本征部分的散射参数与所述去嵌散射参数S

在一实施例中，所述CNTFET器件中的有源区去掉后，将剩余的金属焊盘与引线结构作为所述开路测试结构，将所述开路测试结构中的金属焊盘与引线结构短接，得到所述短路测试结构。

在一实施例中，所述寄生电容的取值通过以下公式计算得到：

C

C

C

其中，

C

在一实施例中，所述寄生电阻与所述寄生电感的取值通过以下公式计算得到：

R

R

R

L

L

L

其中，

Z

L

在一实施例中，所述本征部分的部分参数的取值通过以下公式计算得到：

R

C

C

C

R

g

τ＝phase(Y

其中，

Y

Z

导纳参数Y

由以上本发明提供的技术方案可见，本发明提供的CNTFET的小信号模型，一共设置了9个寄生参数和12个本征参数，在CNTFET器件的栅端采用栅极电阻R

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的CNTFET小信号模型的拓扑结构电路图；

图2是本发明实施例提供的CNTFET小信号模型的参数提取方法流程图；

图3是本发明实施例中提取寄生电容参数的开路测试结构下的等效电路图；

图4是本发明实施例中提取寄生电阻和寄生电感参数的短路测试结构下的等效电路图；

图5是本发明实施例中根据本征部分的部分参数得到的拓扑结构电路图；

图6是本发明实施例中的本征部分的散射参数与去嵌散射参数Sdso的拟合效果图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求限定的范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

参考图1所示，为本发明实施例提供的一种用于构建CNTFET小信号模型的电路结构，该电路结构在栅极(G)、源极(S)、漏极(D)分别采用三个互联电容和级联电感网络结构形式，具体可以包括：

寄生部分与本征部分；

所述寄生部分包括寄生电容，寄生电感以及寄生电阻；

所述本征部分通过所述寄生电阻与所述寄生部分相连接，所述本征部分包括：

本征电流源I

栅源极间本征电容C

栅源极间本征电阻R

栅极电阻R

在一实施例中：

所述栅源极间本征电容C

所述栅漏极间本征电容C

所述本征电流源I

所述第一并联结构的第一端，所述第二串联结构的第一端以及所述第二并联结构的第一端相连接；

所述栅漏极间本征电阻R

在一实施例中：

所述寄生电容包括：

连接于栅极与源极之间的寄生电容C

所述寄生电感包括：

栅极寄生电感L

所述寄生电阻包括：

栅极寄生电阻R

其中，

所述栅极寄生电感L

所述源极寄生电感L

所述漏极寄生电感Ld与所述漏极寄生电阻Rd串联形成第五串联结构，所述第五串联结构的一端与漏极相连，所述第五串联结构的另一端与所述第三并联结构的第一端相连。

显然，本发明实施例提供的用于构建CNTFET小信号模型的电路结构具有以下有益效果：

栅源极间本征电阻R

栅漏极间本征电阻R

栅漏极间漏电电阻R

栅极电阻R

本发明提供的CNTFET小信号模型共有9个寄生参数和12个本征参数，为了提取上述参数，参考图2所示，本发明实施例还提供一种CNTFET小信号模型的参数提取方法，可以包括以下步骤：

S1：确定CNTFET器件的散射参数S

具体的，使用与CNTFET器件的制造工艺相同的工艺制作开路测试结构与短路测试结构。其中，将CNTFET器件中的有源区去掉后，将剩余的金属焊盘与引线结构作为所述开路测试结构，将所述开路测试结构中的金属焊盘与引线结构短接，得到所述短路测试结构。

S2：根据所述散射参数S

具体的，参考图3所示，为提取寄生电容参数的开路测试结构下的等效电路图。寄生电容的取值可以通过以下公式计算得到：

C

C

C

其中，

Cpg为连接于栅极与源极之间的寄生电容，C

具体的，参考图4所示，为提取寄生电阻和寄生电感参数的短路测试结构下的等效电路图。寄生电阻与所述寄生电感的取值可以通过以下公式计算得到：

R

R

R

L

L

L

其中，

Z

L

S3：根据所述散射参数S

具体的，可以采用Open-Short去嵌法对所述CNTFET器件去嵌。

S4：根据所述去嵌散射参数S

具体的，参考图5所示，为根据本征部分的部分参数得到的拓扑结构电路图。本征部分的部分参数的取值通过以下公式计算得到：

R

C

C

C

R

g

τ＝phase(Y

其中，

Y

Z

ω＝2πf (27)

导纳参数Y

S5：对所述本征部分的剩余参数赋予初值，并计算所述本征部分的散射参数，所述剩余参数包括栅源极间本征电阻R

S6：将所述本征部分的散射参数与所述去嵌散射参数S

具体的，可以采用梯度数值优化法进行拟合。

在一个具体的实施例中，利用上述参数提取方法，在0.1GHz～30GHz频率范围内，提取出寄生电容的均值为：C

在栅源电压V

参考图6所示，为本征部分的散射参数与去嵌散射参数S

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。