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110 ㎓까지 CMOS 트렌지스터 평가를 위한 mTRL 교정 표준기 설계 및 특성 임피던스 추출법
구현지(Hyunji Koo),홍영표(Young-Pyo Hong),이승경(Seunggyung Lee),홍성철(Songcheol Hong),김완식(Wansik Kim),김소수(Sosu Kim) 한국전자파학회 2019 한국전자파학회논문지 Vol.30 No.12
본 논문에서는 칩 상에서 multi-line THRU-REFLECT-LINE(mTRL) 교정을 이용 시, 전파상수법을 기초로 한 LINE 표준기의 특성 임피던스 획득 방식의 정확성을 높이기 위한 방법을 제안하였다. 이 방식은 전파상수 법에서 필요한 단위길이 당 캐패시턴스를 전자기 시뮬레이션을 이용하여 구할 때, 기본 기판 정보를 이용하지 않고 mTRL 교정으로 얻은 전파상수 측정값과 근접한 결과를 얻도록 유전 정보를 보정한 기판을 이용함으로써, 정확도를 향상시켰다. 상용 off-chip 임피던스 표준기를 이용한 결과와 저주파수 대역에서 비교하여 개선되었음을 검증하였다. 또한, 밀리미터파 대역에서 이용되었던 시뮬레이션 결과만으로 특성 임피던스를 얻는 방식을 함께 비교하였고, 전파상수의 측정값을 이용하는 전파상수법이 칩 상의 특성 임피던스를 구하는 데 적합함을 보였다. 최종적으로 CMOS 28 ㎚ 공정을 이용해서 제작한 트렌지스터의 고유특성을 110 ㎓까지 추출하였고, 사용한 특성 임피던스에 따른 결과 값을 비교하였다. In this study, we propose a method for improving the accuracy of the characteristic impedance extraction method of line standards when using multiline thru-reflect-line(mTRL) calibration on chips based on the propagation constant method. This method uses a substrate with corrected dielectric properties to obtain a result that is close to the value of the measured propagation constant, which is obtained by mTRL calibration without using basic substrate information when determining the capacitance per unit length using electromagnetic simulation. We observed a slight improvement in the accuracy of the proposed method. This improvement was verified by comparing the results with a commercial off-chip impedance standard in a low-frequency band. In addition, we compared the method of obtaining the characteristic impedance only with the electromagnetic simulation results and demonstrated the accuracy limit of the low-frequency band using this method. Finally, the intrinsic characteristics of transistors were determined using a fabricated complementary metal-oxide-semiconductor transistor.
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