With semiconductor scaling approaching the physical limits, devices including CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) components have managed to overcome yet are currently struggling with several technical issues like short-channel effects. Evolving from the process node of 22 nm with FinFET (fin field effect transistor), state-of-the-art semiconductor technology has reached the 3 nm node with the GAA-FET (gate-all-around FET), which appropriately addresses the main issues of power, performance, and cost. Technical problems remain regarding the foundry of GAA-FET, and next-generation devices called post-GAA transistors have not yet been devised, except for the CFET (complementary FET). We introduce a CFET that spatially stacks p- and n-channel FETs on the same footprint and describe its structure and fabrication. Technical details like stacking of nanosheets, special spacers, hetero-epitaxy, and selective recess are more thoroughly reviewed than in similar articles on CFET fabrication.
본 논문에서는 CMOS 논리소자의 과도방사선 피해 영향을 분석하기 위해 0.18um CMOS 공정으로 NMOSFET, PMOSFET을 이용하여 기본 논리소자인 INVERTER, NAND, NOR를 설계하고 제작하였다. 제작된 논리 소자 실측결과 1.8V 전원에서 1kHz의 Pulse 입력을 가하였을 때 소모 전류는 70uA 이내, Rising Time, Falling Time 또한 4us 이내이며 펄스 방사선 실측시험을 위해 50M Cable을 이용하여 측정결과 Line Delay가 발생하는 것을 확인하였다.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제4권1호
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pp.41-44
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2004
The trend of decreasing the minimal structure sizes in microelectronics is still being continued. Therefore in its roadmap the Semiconductor Industries Association predicts a printed minimum MOS-transistor channel length of 10 nm for the year 2018. Although the resolution of optical lithography still dramatically increases, there are known and proved solutions for structure sizes significantly below 50 nm up to now. In this work a new method for the fabrication of extremely small MOS-transistors with a channel length and width below 50 nm with low demands to the used lithography will be explained. It's a further development of our deposition and etchback technique which was used in earlier research to produce transistors with very small channel lengths down to 30 nm, with a scaling of the transistor's width. The used technique is proved in a first charge of MOS-transistors with a channel area of W=200 nm and L=80 nm. The full CMOS compatible technique is easily transferable to almost any other technology line and results in an excellent homogeneity and reproducibility of the generated structure size. The electrical characteristics of such small transistor will be analyzed and the ultimate limits of the technique will be discussed.
This paper presents the design and fabrication of a LC voltage-controlled oscillator (VCO) using 1-poly 6-metal mixed signal CMOS process. To obtain the high-quality factor inductor in LC resonator, patterned-ground shields (PGS) is placed under the symmetric inductor to reduce the effect from image current of resistive Si substrate. Moreover, due to the incapability of using thick top metal layer of which the thickness is over $2{\mu}m$, as used in many RF CMOS process, the structure of dual-metal layer in which we make electrically short circuit between the top metal and the next metal below it by a great number of via materials along the metal traces is adopted. The circuit operated from 2.63 GHz to 3.09 GHz tuned by accumulation-mode MOS varactor. The corresponding tuning range was 460 MHz. The measured phase noise was -115 dBc/Hz @ 1MHz offset at 2.63 GHz carrier frequency and the current consumption and the corresponding power consumption were about 2.6 mA and 4.68 mW respectively.
본 논문에서는 상용 65 n CMOS 공정을 이용하여 100~110 GHz에서 동작하는 저잡음 증폭기와 커플러를 구현하였다. 제작된 LNA는 3단 공통 소스 FET로 구성되었다. 단위 공통 소스 셀의 높은 이득 특성을 얻기 위해 이를 고려한 레이아웃을 하였다. 또한, 저잡음 특성과 충분한 이득을 얻기 위해 성능을 최적화시켰다. 커플러는 CMOS 공정의 multimetal을 이용한 broadside 커플러로 구성하였다. Density rule을 만족시키기 위한 metal strip을 사용해 이에 의한 영향을 고려해 커플러 동작이 가능하도록 설계하였다. 제작된 저잡음 증폭기의 측정 결과, 100 GHz에서 5.64 dB, 110 GHz에서 6.39 dB의 이득과 10 % 이상의 3-dB 대역폭, 11.66 dB의 잡음 지수를 얻었다. 커플러는 100~110 GHz 대역에서 2~3 dB의 삽입 손실, 1 dB 이하의 magnitude mismatch와 $5^{\circ}$ 이하의 phase mismatch를 얻었다.
0.25 um SiGe BiCMOS 공정을 이용하여 Ku-대역 저잡음 증폭기가 설계 및 제작되었다. 개발된 Ku-대역 저잡음 증폭기는 BiCMOS 공정의 HBT 소자를 이용하여 설계되었으며, 9~14 GHz 대역에서 2.05 dB 이하의 잡음 지수 특성과 19 dB 이상의 이득 특성을 가지고 있다. 제조 공정과 관련되어 제공된 PDK의 부정확성 및 부족한 인덕터 라이브러리를 보완하기 위하여 p-tap 값 최적화와 인덕터의 EM 시뮬레이션 기법 등을 활용하였다. 총 2회의 제작 공정을 수행하였으며, 최종 제작된 Ku-대역 저잡음 증폭기는 $0.65\;mm{\times}0.55\;mm$의 크기로 구현되었다. 특히 최종 제작된 저잡음 증폭기의 레이아웃에서 입/출력 RF Pad와 Bias Pad 등을 제외하고 약 $0.4\;mm{\times}0.4\;mm$ 정도의 크기를 갖도록 조정되어 다기능 RFIC의 증폭단으로 활용되었다.
As the density of VLSI increases, the conventional logic testing is not sufficient to completely detect the new faults generated in design and fabrication processing. Recently, IDDQ testing becomes very attractive since it can overcome the limitations of logic testing. In this paper, G-ATPG (gyeongsang automatic test pattern genrator) is designed which is able to be adapted to IDDQ testing for combinational CMOS VLSI. In G-ATPG, stuck-at, transistor stuck-on, GOS (gate oxide short)or bridging faults which can occur within priitive gate or XOR is modelled to primitive fault patterns and the concept of a fault-sensitizing gate is used to simulate only gates that need to sensitize the faulty gate because IDDQ test does not require the process of fault propagation. Primitive fault patterns are graded to reduce CPU time for the gates in a circuit whenever a test pattern is generated. the simulation results in bench mark circuits show that CPU time and fault coverage are enhanced more than the conventional ATPG using IDDQ test.
A novel miniaturized CMOS C-Band bandpass filter based on diagonally end-shorted coupled lines and interdigital capacitors is proposed. The utilized coupled lines structure reduced the configuration in size, as small as a few degrees. Moreover, the characteristic of interdigital capacitor, relatively high Q and good capacitance tolerance, accounts for the satisfied performance of this new filter. A two-stage bandpass filter was designed and fabricated with chip surface area only $1.02{\times}1.4\;mm^2$.
A novel CMOS temperature sensor with binary output is implemented by using fully differential switched-capacitor circuits for resistorless implementation of the temperature sensor core. Temperature sensing is based on the temperature characteristics of the pn diodes implemented by substrate pnp transistors fabricated using standard CMOS processes. The binary outputs are generated by using the charge-balance principle that eliminates the division operation of the PTAT voltage by the bandgap reference voltage. The chip was designed in a MagnaChip $0.35-{\mu}m$ CMOS process, and the designed circuit was verified using Spectre circuit simulations. The verified circuit was laid out in an area of $950{\mu}m{\times}557 {\mu}m$ and is currently under fabrication.
인간의 망막은 효율적으로 주어진 물체의 윤곽을 검출할 수 있다. 본 연구에서는 윤곽검출에 관여하는 망막 세포의 기능을 전자회로로 모델링하여 윤곽검출기능을 가지는 CMOS 시각칩을 설계하였다. CMOS 제조공정 중에는 여러 가지 요인에 의해 MOSFET의 특성이 변화할 수 있으며, 특히 어레이로 구성되어 각 픽셀의 신호를 출력하는 readout 회로에서의 특성변화는 출력옵셋으로 나타난다. 하드웨어로 입력영상의 윤곽을 검출하는 시각칩은 다른 응용시스템의 입력단에 사용되므로 이러한 옵셋은 전체 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 이와 같은 출력단의 옵셋을 제거하기 위해 CDS(Correlated Double Sampling) 회로를 이용한 윤곽 검출용 시각칩을 설계하였다. 설계된 시각칩은 CMOS 표준공정을 이용하여 다른 회로와 집적화가 가능하며, 기존의 시각칩보다 신뢰성 있는 출력특성을 나타냄으로써, 물체의 윤곽을 이용하는 물체추적, 지문인식, 인간 친화적 로봇시스템등의 다양한 응용 시스템의 입력단으로 적용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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