O documento descreve um novo método para extrair parâmetros de transistores MOSFET de quatro terminais isolados, como a corrente de saturação (IS), tensão de limiar (VT0), mobilidade (μ) e fator de inclinação (n). O método envolve medir a corrente de drenagem (ID) em função de uma tensão variável (VX) com as outras tensões fixas, permitindo extrair os parâmetros sem a presença do fator n na equação. O método é demonstrado experimentalmente em um transistor NMOS fabricado em tecnologia TS

1. EXTRAÇÃO DE PARÂMETROS Procedimento e análise Gustavo Naspolini & Thiago J Oliveira

2. Agenda Introdução Comparativo do método proposto Equacionamento Considerações & Simplificações Obtenção dos parâmetros I S , V T0 , µ e n Caracterização Prática Resultados

3. novo circuito para extração quatro terminais isolados V SB ≠ 0 V DS constante região de operação: linear V GB constante G no ≠ g mg

4. Na extração por g mg o n está presente: expressão conhecida válida para todas as regiões n varia com V G

5. Com o circuito e método propostos define-se um novo ganho (transcondutância) I D /V X :

6. Transcondutâncias em função do nível de inversão Usando a definição Gno anterior: Desenvolvendo para I D =I S ( i f - i r ) Desta forma o n desaparece da equação correspondente:

7. Considerando região linear, i f =0, G nomax , 1/Ø t i f =3, G nomax /2

8. Como extrair I S , V T0 , a mobilidade e o slope factor. Limiar depende do n

9. O Is pode ser extraído da mesma forma anterior . Observando I D para o ponto V X onde i f =3, ou seja, G no /I D = 0.5310*1/Ø t , = 20.6 O circuito é repetido para diferentes V G . I S (V G ).

10. Para cada V G diferente um valor de V P para i f =3 é extraído. Esta curva é fundamental para obtenção do slope factor.

11. Sabendo o n temos V T0 Para V G =1, n =1.239 V P = 0.3674 V T0 =544mV V T processo = 0.53V

12. I S / n = 6.1µA Podemos extrair também a mobilidade em função de V G

13. Transistor sob caracterização prática transistor W1N do chip MOSIS 69728 características segundo o data sheet*: tecnologia: TSMC 0.35 (SCN035) canal: N lambda (λ): 0,2 design rule : SCMOS_SUBM número de canais em paralelo (N): 150 largura de canal (W): 5λ = 1,0μm comprimento de canal (L): 6λ = 1,2μm razão de aspecto nominal (N*W/L): 125 todos os terminais isolados *MOSIS 69728 – A set of multi-dimension MOS transistors for device characterization ftp://ftp.mosis.org/pub/mosis/vendors/tsmc-035/t42u_mm_epi-params.txt

14. equipamento: analisador de parâmetros de semicondutores de precisão Agilent 4156C controle através da interface GPIB por um script Matlab SMU1 = sweep de 0V a 1,8V (1000 passos de 1,8mV) SMU1’ = offset de 13mV sobre o nó SMU1 Montagem no analisador G S D B + - SMU2=cte 0,2V 0,4V 0,6V 0,8V 1,0V 1,2V 1,5V 2,0V SMU1=[0;1,8V] + - SMU1’=SMU1+13mV VSU1=0V(GND) guard ring do chip GND: VSU1 = 0V VDD: VSU2 = 3,3V

15. Plot das curvas de I D por V X para 8 diferentes valores de V G

16. Curva G no para V G = 1V

17. Mesma Curva com plot invertido.

18. Resultados para V G =1V n foi obtido somente com 2 pontos de V G (1,0 ; 0,8)