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151	Zum thermischen Widerstand von Silicium-Germanium-Hetero-Bipolartransistoren / The thermal resistance of silicon-germanium heterojunction bipolar transistors Korndörfer, Falk 10 November 2014 (has links) (PDF) Der thermische Widerstand ist eine wichtige Kenngröße von Silicium-Germanium-Hetero-Bipolartransistoren (SiGe-HBTs). Bisher kam es bei der quantitativen Bestimmung der thermischen Widerstände von SiGe-HBTs zu deutlichen Abweichungen zwischen Simulation und Messung. Der Unterschied zwischen Simulation und Messung betrug bei den untersuchten HBTs mehr als 30 Prozent. Diese Arbeit widmet sich der Aufklärung und Beseitigung der möglichen Ursachen hierfür. Zu diesem Zweck werden als erstes die Messmethoden analysiert. Es zeigt sich, dass die bisher verwendete Extraktionsmethode sensitiv auf den Early-Effekt (Basisweitenmodulation) reagiert. Im Rahmen der Untersuchungen wurde ein neues Extraktionsverfahren entwickelt. Die neue Extraktionsmethode ist unempfindlich gegenüber dem Early-Effekt. Mit Bauelementesimulationen wird erstmalig die Wirkung des Seebeck-Effektes (Thermospannungen) auf die elektrisch extrahierten thermischen Widerstände demonstriert. Der Seebeck-Effekt bewirkt, dass die elektrisch extrahierten thermischen Widerstände der untersuchten HBTs nahezu 10 Prozent kleiner als die erwarteten Werte sind. Dieser Effekt wurde bisher nicht beachtet und wird hier erstmals nachgewiesen. Weiterhin wird die Abhängigkeit des thermischen Widerstandes vom Arbeitspunkt untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass bis zu einer Basis-Emitter-Spannung von 0,91 Volt die geometrische Form des Wärme abgebenden Gebietes unabhängig vom Arbeitspunkt ist. Anhand von Messungen wird gezeigt, dass die Dotierung die spezifische Wärmeleitfähigkeit von Silicium reduziert. Die Abnahme wird für Dotierungen größer als 11019 cm‑3 deutlich sichtbar. Ist die Dotierung größer als 11020 cm‑3, beträgt die Abnahme der spezifischen Wärmeleitfähigkeit mehr als 75 Prozent. Mithilfe einer Simulatorkalibrierung wird die spezifische Wärmeleitfähigkeit als Funktion der Dotierung bestimmt. Die erhaltene Funktion kann künftig beim thermischen Entwurf von HBTs verwendet werden. Somit können zukünftig genauere Vorhersagen zum thermischen Widerstand der HBTs gemacht werden. Dies ermöglicht zuverlässigere Aussagen darüber, wie Änderungen des Transistordesigns zur Minimierung des thermischen Widerstandes beitragen. / The thermal resistance is an important parameter of silicon-germanium heterojunction bipolar transistors (SiGe HBTs). Until now, the quantitative determination of the thermal resistance showed significant differences between measurements and simulations. The difference between simulation and measurement of the investigated HBTs was more than 30 percent. This thesis devotes the clarification and elimination of potential sources for it. For this purpose, the measurement methods are analyzed at first. It is shown, that the currently used extraction method is sensitive to the Early effect (basewidth modulation). A now extraction method was developed, which is not sensitive to the Early effect. For the first time, the influence of the Seebeck effect (thermoelectric voltages) on the electrically extracted thermal resistance is shown by device simulations. The Seebeck effect leads to a 10 percent lower extracted thermal resistances compared to the expected values of the investigated HBTs. This effect was not taken into account up to now and is demonstrated here for the first time. Furthermore, the dependence of the thermal resistance on the operating point was investigated. The results show that the shape of the heat source is independent of the operating point if the base emitter voltage is smaller than 0.91 volt. The thermal conductivity of silicon is decreased by increasing doping concentrations. This is shown by measurements. The reduction of the thermal conductivity is well observable for doping concentrations higher than 11019 cm‑3. For doping concentration higher than 11020 cm‑3 the reduction amounts to more than 75 percent. The thermal conductivity was determined as a function of the doping concentration with the aid of a simulator calibration. This function can be used in the future thermal design of HBTs. It facilitates the optimization of the HBTs with respect to a minimal thermal resistance. Bauelementesimulation Early-Effekt Selbsterwärmung SiGe-BiCMOS SiGe-Hetero-Bipolartransistor Spezifische Wärmeleitfähigkeit Thermische Simulation Thermischer Widerstand Early effect device simulation heterojunction bipolar transistor Seebeck effect self-heating SiGe HBT SiGe-BiCMOS thermal conductivity thermal resistance thermal simulation thermoelectricity ddc:536 ddc:537 ddc:620 ddc:629 Seebeck-Effekt Thermoelektrizität
152	Recherche et évaluation d'une nouvelle architecture de transistor bipolaire à hétérojonction Si/SiGe pour la prochaine génération de technologie BiCMOS / Exploration and evaluation of a novel Si/SiGe heterojunction bipolar transistor architecture for next BiCMOS generation Vu, Van Tuan 29 November 2016 (has links) L'objectif principal de cette thèse est de proposer et d'évaluer une nouvelle architecture de Transistor Bipolaire à Héterojonction (TBH) Si/SiGe s’affranchissant des limitations de l'architecture conventionnelle DPSA-SEG (Double-Polysilicium Self-Aligned, Selective Epitaxial Growth) utilisée dans la technologie 55 nm Si/SiGe BiCMOS (BiCMOS055) de STMicroelectronics. Cette nouvelle architecture est conçue pour être compatible avec la technologie 28-nm FD-SOI (Fully Depleted Si-licon On Insulator), avec pour objectif d'atteindre la performance de 400 GHz de fT et 600 GHz de fMAX dans ce noeud. Pour atteindre cet objectif ambitieux, plusieurs études complémentaires ont été menées: 1/ l'exploration et la comparaison de différentes architectures de TBH SiGe, 2/ l'étalonnage TCAD en BiCMOS055, 3/ l'étude du budget thermique induit par la fabrication des technologies BiCMOS, et finalement 4/ l'étude d'une architecture innovante et son optimisation. Les procédés de fabrication ainsi que les modèles physiques (comprenant le rétrécissement de la bande interdite, la vitesse de saturation, la mobilité à fort champ, la recombinaison SRH, l'ionisation par impact, la résistance distribuée de l'émetteur, l'auto-échauffement ainsi que l’effet tunnel induit par piégeage des électrons), ont été étalonnés dans la technologie BiCMOS055. L'étude de l’impact du budget thermique sur les performances des TBH SiGe dans des noeuds CMOS avancés (jusqu’au 14 nm) montre que le fT maximum peut atteindre 370 GHz dans une prochaine génération où les profils verticaux du BiCMOS055 seraient ‘simplement’ adaptés à l’optimisation du budget thermique total. Enfin, l'architecture TBH SiGe EXBIC, prenant son nom d’une base extrinsèque épitaxiale isolée du collecteur, est choisie comme la candidate la plus prometteuse pour la prochaine génération de TBH dans une technologie BiCMOS FD-SOI dans un noeud 28 nm. L'optimisation en TCAD de cette architecture résulte en des performances électriques remarquables telles que 470 GHz fT et 870 GHz fMAX dans ce noeud technologique. / The ultimate objective of this thesis is to propose and evaluate a novel SiGe HBT architec-ture overcoming the limitation of the conventional Double-Polysilicon Self-Aligned (DPSA) archi-tecture using Selective Epitaxial Growth (SEG). This architecture is designed to be compatible with the 28-nm Fully Depleted (FD) Silicon On Insulator (SOI) CMOS with a purpose to reach the objec-tive of 400 GHz fT and 600 GHz fMAX performance in this node. In order to achieve this ambitious objective, several studies, including the exploration and comparison of different SiGe HBT architec-tures, 55-nm Si/SiGe BiCMOS TCAD calibration, Si/SiGe BiCMOS thermal budget study, investi-gating a novel architecture and its optimization, have been carried out. Both, the fabrication process and physical device models (incl. band gap narrowing, saturation velocity, high-field mobility, SRH recombination, impact ionization, distributed emitter resistance, self-heating and trap-assisted tunnel-ing, as well as band-to-band tunneling), have been calibrated in the 55-nm Si/SiGe BiCMOS tech-nology. Furthermore, investigations done on process thermal budget reduction show that a 370 GHz fT SiGe HBT can be achieved in 55nm assuming the modification of few process steps and the tuning of the bipolar vertical profile. Finally, the Fully Self-Aligned (FSA) SiGe HBT architecture using Selective Epitaxial Growth (SEG) and featuring an Epitaxial eXtrinsic Base Isolated from the Collector (EXBIC) is chosen as the most promising candidate for the 28-nm FD-SOI BiCMOS genera-tion. The optimization of this architecture results in interesting electrical performances such as 470 GHz fT and 870 GHz fMAX in this technology node. SiGe TCAD Budget thermique 55-nm BiC-MOS (BiCMOS055) 28-nm FD-SOI BiCMOS (BiCMOS028) Terahertz TCAD calibration Thermal budget 55-nm BiCMOS (BiCMOS055) 28-nm FD-SOI BiCMOS (BiCMOS028) Novel SiGe HBT architecture
153	Electro-thermal Characterizations, Compact Modeling and TCAD based Device Simulations of advanced SiGe : C BiCMOS HBTs and of nanometric CMOS FET / Contribution à la caractérisation électro-thermique, à la modélisation compacte et à la simulation TCAD de dispositifs avancés de type TBH SiGe : C et de dispositifs nanométrique CMOS FET Sahoo, Amit Kumar 13 July 2012 (has links) Ce travail de thèse présente une évaluation approfondie des différentes techniques de mesure transitoire et dynamique pour l’évaluation du comportement électro-thermique des transistors bipolaires à hétérojonctions HBT SiGe:C de la technologie BiCMOS et des transistors Métal-Oxyde-Semiconducteur à effet de champ (MOSFET) de la technologie CMOS 45nm. En particulier, je propose une nouvelle approche pour caractériser avec précision le régime transitoire d'auto-échauffement, basée sur des mesures impulsionelles. La méthodologie a été vérifiée par des mesures statiques à différentes températures ambiantes, des mesures de paramètres S à basses fréquences et des simulations thermiques transitoires. Des simulations thermiques par éléments finis (TCAD) en trois dimensions ont été réalisées sur les transistors HBTs de la technologie submicroniques SiGe: C BiCMOS. Cette technologie est caractérisée par une fréquence de transition fT de 230 GHz et une fréquence maximum d’oscillation fMAX de 290 GHz. Par ailleurs, cette étude a été réalisée sur les différentes géométries de transistor. Une évaluation complète des mécanismes d'auto-échauffement dans les domaines temporels et fréquentiels a été réalisée. Une expression généralisée de l'impédance thermique dans le domaine fréquentiel a été formulée et a été utilisé pour extraire cette impédance en deçà de la fréquence de coupure thermique. Les paramètres thermiques ont été extraits par des simulations compactes grâce au modèle compact de transistors auquel un modèle électro-thermique a été ajouté via le nœud de température. Les travaux théoriques développés à ce jour pour la modélisation d'impédance thermique ont été vérifiés avec nos résultats expérimentaux. Il a été montré que, le réseau thermique classique utilisant un pôle unique n'est pas suffisant pour modéliser avec précision le comportement thermique transitoire et donc qu’un réseau plus complexe doit être utilisé. Ainsi, nous validons expérimentalement pour la première fois, le modèle distribué électrothermique de l'impédance thermique utilisant un réseau nodal récursif. Le réseau récursif a été vérifié par des simulations TCAD, ainsi que par des mesures et celles ci se sont révélées en excellent accord. Par conséquent, un modèle électro-thermique multi-géométries basé sur le réseau récursif a été développé. Le modèle a été vérifié par des simulations numériques ainsi que par des mesures de paramètre S à basse fréquence et finalement la conformité est excellente quelque soit la géométrie des dispositifs. / An extensive evaluation of different techniques for transient and dynamic electro-thermal behavior of microwave SiGe:C BiCMOS hetero-junction bipolar transistors (HBT) and nano-scale metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) have been presented. In particular, new and simple approach to accurately characterize the transient self-heating effect, based on pulse measurements, is demonstrated. The methodology is verified by static measurements at different ambient temperatures, s-parameter measurements at low frequency region and transient thermal simulations. Three dimensional thermal TCAD simulations are performed on different geometries of the submicron SiGe:C BiCMOS HBTs with fT and fmax of 230 GHz and 290 GHz, respectively. A comprehensive evaluation of device self-heating in time and frequency domain has been investigated. A generalized expression for the frequency-domain thermal impedance has been formulated and that is used to extract device thermal impedance below thermal cut-off frequency. The thermal parameters are extracted through transistor compact model simulations connecting electro-thermal network at temperature node. Theoretical works for thermal impedance modeling using different networks, developed until date, have been verified with our experimental results. We report for the first time the experimental verification of the distributed electrothermal model for thermal impedance using a nodal and recursive network. It has been shown that, the conventional single pole thermal network is not sufficient to accurately model the transient thermal spreading behavior and therefore a recursive network needs to be used. Recursive network is verified with device simulations as well as measurements and found to be in excellent agreement. Therefore, finally a scalable electro-thermal model using this recursive network is developed. The scalability has been verified through numerical simulations as well as by low frequency measurements and excellent conformity has been found in for various device geometries. Hétéro-transistors bipolaires (HBT) MOSFETs Effets électrothermiques Résistance thermique Capacité thermique Impédance thermique Caractérisations de semi-conducteurs Des mesures impulsionnelles De simulation thermique TCAD Mosfet Electrothermal effects Thermal resistance Thermal capacitance Thermal impedance Semiconductor device characterizations Pulse measurements Semiconductor device modeling Thermal TCAD simulation Scalable electrothermal model
154	Caractérisation basse fréquence et simulation physique de transistors bipolaires hétérojonction en vue de l'analyse du bruit GR assisté par pièges / Low frequency characterization and physical simulation of heterojunction bipolar transistors for the analysis of the noise GR assisted by traps Al Hajjar, Ahmad 19 May 2016 (has links) Ce travail présente le développement d’un banc de mesure thermique, pour la mesure : de réseaux I (V), d’impédance basse fréquence et de bruit basse fréquence des composants semi-conducteurs. Le banc de mesure de bruit BF est composé d’un amplificateur de tension faible bruit, d’un amplificateur transimpédance, d’un analyseur FFT et d’un support thermique. Ce banc a permis d’extraire les sources de bruit en courants équivalentes aux accès du transistor pour différentes densités de courant et à différentes températures. Dans le but de calculer l’énergie d’activation et la section de capture des pièges grâce à la localisation des fréquences de coupures de bruit GR dans la technologie du TBH InGaP/GaAs. Dans un deuxième temps, nous avons étudié le bruit basse fréquence dans le transistor InGaP/GaAs et les jonctions base émetteur, base collecteur et la résistance TLM par le moyen de simulation physique et de mesure de densité spectrale de puissance de bruit basse fréquence. Grâce à ces mesures, nous avons pu extraire les sources de bruit internes locales commandées et non commandées. Cette extraction nous a permis de calculer les énergies d’activations, les sections de capture et de valider la simulation physique. / This work presents the development of a thermal test bench for I(V) characteristics, for low frequency impedance and for low frequency noise of semiconductor components. This thermal bench for low frequency noise measurement is composed of a low-noise voltage amplifier, a low-noise transimpedance amplifier, an FFT vector signal analyzer and a thermal chuck. This measurement bench has allowed to extract the current noise sources equivalent to the access transistor at different current densities and at different temperatures. In order to calculate the activation energy and the capture cross section of traps thanks to the localization of the cutoff frequency of GR noise in HBT InGaP / GaAs technology. Secondly, we studied the low frequency noise in the transistor InGaP / GaAs and the differents junctions: emitter base, collector base and the base represented by the TLM resistance using physical simulations and measurements of low-frequency noise power spectrum density. Using this measurements, we extract the controlled and not controlled local internal noise sources. The extraction has allowed us to calculate the activation energy, the capture cross sections and validate the physical simulation. Bruit basse fréquence Impédance basse fréquence Composants semi-conducteurs Pièges Activation d'énergie Synopsys Sentaurus Simulation physique TBH HEMT CMOS BiCMOS LDMOS Low frequency noise Low frequency impedance Semiconductor components Traps Activation energy Synopsys Sentaurus Physical simulation HBT HEMT CMOS BiCMOS LDMOS 621.381 5
155	Dynamic range and sensitivity improvement of infrared detectors using BiCMOS technology Venter, Johan H. 04 June 2013 (has links) The field of infrared (IR) detector technology has shown vast improvements in terms of speed and performance over the years. Specifically the dynamic range (DR) and sensitivity of detectors showed significant improvements. The most commonly used technique of implementing these IR detectors is the use of charge-coupled devices (CCD). Recent developments show that the newly investigated bipolar complementary metal-oxide semiconductor (BiCMOS) devices in the field of detector technology are capable of producing similar quality detectors at a fraction of the cost. Prototyping is usually performed on low-cost silicon wafers. The band gap energy of silicon is 1.17 eV, which is too large for an electron to be released when radiation is received in the IR band. This means that silicon is not a viable material for detection in the IR band. Germanium exhibits a band gap energy of 0.66 eV, which makes it a better material for IR detection. This research is aimed at improving DR and sensitivity in IR detectors. CCD technology has shown that it exhibits good DR and sensitivity in the IR band. CMOS technology exhibits a reduction in prototyping cost which, together with electronic design automation software, makes this an avenue for IR detector prototyping. The focus of this research is firstly on understanding the theory behind the functionality and performance of IR detectors. Secondly, associated with this, is determining whether the performance of IR detectors can be improved by using silicon germanium (SiGe) BiCMOS technology instead of the CCD technology most commonly used. The Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis (SPICE) was used to realise the IR detector in software. Four detectors were designed and prototyped using the 0.35 µm SiGe BiCMOS technology from ams AG as part of the experimental verification of the formulated hypothesis. Two different pixel structures were used in the four detectors, which is the silicon-only p-i-n diodes commonly found in literature and diode-connected SiGe heterojunction bipolar transistors (HBTs). These two categories can be subdivided into two more categories, which are the single-pixel-single-amplifier detectors and the multiple-pixel-single-amplifier detector. These were needed to assess the noise performance of different topologies. Noise influences both the DR and sensitivity of the detector. The results show a unique shift of the detecting band typically seen for silicon detectors to the IR band, accomplished by using the doping feature of HBTs using germanium. The shift in detecting band is from a peak of 250 nm to 665 nm. The detector still accumulates radiation in the visible band, but a significant portion of the near-IR band is also detected. This can be attributed to the reduced band gap energy that silicon with doped germanium exhibits. This, however, is not the optimum structure for IR detection. Future work that can be done based on this work is that the pixel structure can be optimised to move the detecting band even more into the IR region, and not just partially. / Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2013. / Electrical, Electronic and Computer Engineering / unrestricted Ruis Heterojunction bipolar transistor (HBT) Kwantumput Infrared sensors Dinamiese bereik Quantum wells Ladinggekoppelde toestel Beeldsensor Sensitiwiteit Kwantumdoeltreffendheid Sige Current Heterovoegvlak- bipolêre transistor Charged-coupled device image sensor Quantum efficiency Noise Sensitivity Infrarooi sensors Stroomvloei Sige Dynamic range UCTD
156	A SiGe BiCMOS LNA for mm-wave applications Janse van Rensburg, Christo 01 February 2012 (has links) A 5 GHz continuous unlicensed bandwidth is available at millimeter-wave (mm-wave) frequencies around 60 GHz and offers the prospect for multi gigabit wireless applications. The inherent atmospheric attenuation at 60 GHz due to oxygen absorption makes the frequency range ideal for short distance communication networks. For these mm-wave wireless networks, the low noise amplifier (LNA) is a critical subsystem determining the receiver performance i.e., the noise figure (NF) and receiver sensitivity. It however proves challenging to realise high performance mm-wave LNAs in a silicon (Si) complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) technology. The mm-wave passive devices, specifically on-chip inductors, experience high propagation loss due to the conductivity of the Si substrate at mm-wave frequencies, degrading the performance of the LNA and subsequently the performance of the receiver architecture. The research is aimed at realising a high performance mm-wave LNA in a Si BiCMOS technology. The focal points are firstly, the fundamental understanding of the various forms of losses passive inductors experience and the techniques to address these issues, and secondly, whether the performance of mm-wave passive inductors can be improved by means of geometry optimising. An associated hypothesis is formulated, where the research outcome results in a preferred passive inductor and formulates an optimised passive inductor for mm-wave applications. The performance of the mm-wave inductor is evaluated using the quality factor (Q-factor) as a figure of merit. An increased inductor Q-factor translates to improved LNA input and output matching performance and contributes to the lowering of the LNA NF. The passive inductors are designed and simulated in a 2.5D electromagnetic (EM) simulator. The electrical characteristics of the passive structures are exported to a SPICE netlist which is included in a circuit simulator to evaluate and investigate the LNA performance. Two LNAs are designed and prototyped using the 13μ-m SiGe BiCMOS process from IBM as part of the experimental process to validate the hypothesis. One LNA implements the preferred inductor structures as a benchmark, while the second LNA, identical to the first, replaces one inductor with the optimised inductor. Experimental verification allows complete characterization of the passive inductors and the performance of the LNAs to prove the hypothesis. According to the author's knowledge, the slow-wave coplanar waveguide (S-CPW) achieves a higher Q-factor than microstrip and coplanar waveguide (CPW) transmission lines at mm-wave frequencies implemented for the 130 nm SiGe BiCMOS technology node. In literature, specific S-CPW transmission line geometry parameters have previously been investigated, but this work optimises the signal-to-ground spacing of the S-CPW transmission lines without changing the characteristic impedance of the lines. Optimising the S-CPW transmission line for 60 GHz increases the Q-factor from 38 to 50 in simulation, a 32 % improvement, and from 8 to 10 in measurements. Furthermore, replacing only one inductor in the output matching network of the LNA with the higher Q-factor inductor, improves the input and output matching performance of the LNA, resulting in a 5 dB input and output reflection coefficient improvement. Although a 5 dB improvement in matching performance is obtained, the resultant noise and gain performance show no significant improvement. The single stage LNAs achieve a simulated gain and NF of 13 dB and 5.3 dB respectively, and dissipate 6 mW from the 1.5 V supply. The LNA focused to attain high gain and a low NF, trading off linearity and as a result obtained poor 1 dB compression of -21.7 dBm. The LNA results are not state of the art but are comparable to SiGe BiCMOS LNAs presented in literature, achieving similar gain, NF and power dissipation figures. / Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2012. / Electrical, Electronic and Computer Engineering / unrestricted Slow-wave cpw (S-CPW) Electromagnetic (EM) analysis Transmission line Coplanar waveguide (CPW) Low-noise amplifier (LNA) Bipolar cmos (BICMOS) Millimeter-wave (mm-wave) Silicon germanium (SIGE) Cascode amplifier Impedance matching network (IMN) Heterojunction bipolar transistor (HBT) Integrated circuit (IC) UCTD
157	Performance prediction of a future silicon-germanium heterojunction bipolar transistor technology using a heterogeneous set of simulation tools and approaches / Prédiction de la performance d'une future technologie SiGe HBT à partir de plusieurs outils de simulation et approches Rosenbaum, Tommy 11 January 2017 (has links) Les procédés bipolaires semi-conducteurs complémentaires à oxyde de métal (BiCMOS) peuvent être considérés comme étant la solution la plus généralepour les produits RF car ils combinent la fabrication sophistiquée du CMOSavec la vitesse et les capacités de conduction des transistors bipolaires silicium germanium(SiGe) à hétérojonction (HBT). Les HBTs, réciproquement, sontles principaux concurrents pour combler partiellement l'écart de térahertzqui décrit la plage dans laquelle les fréquences générées par les transistors etles lasers ne se chevauchent pas (environ 0.3 THz à 30 THz). A_n d'évaluerles capacités de ces dispositifs futurs, une méthodologie de prévision fiable estsouhaitable. L'utilisation d'un ensemble hétérogène d'outils et de méthodes desimulations permet d'atteindre successivement cet objectif et est avantageusepour la résolution des problèmes. Plusieurs domaines scientifiques sont combinés, tel que la technologie de conception assistée par ordinateur (TCAO),la modélisation compacte et l'extraction des paramètres.Afin de créer une base pour l'environnement de simulation et d'améliorerla confirmabilité pour les lecteurs, les modèles de matériaux utilisés pour lesapproches hydrodynamiques et de diffusion par conduction sont introduits dèsle début de la thèse. Les modèles physiques sont principalement fondés surdes données de la littérature basées sur simulations Monte Carlo (MC) ou dessimulations déterministes de l'équation de transport de Boltzmann (BTE).Néanmoins, le module de TCAO doit être aussi étalonné sur les données demesure pour une prévision fiable des performances des HBTs. L'approchecorrespondante d'étalonnage est basée sur les mesures d'une technologie depointe de HBT SiGe pour laquelle un ensemble de paramètres spécifiques àla technologie du modèle compact HICUM/L2 est extrait pour les versionsdu transistor à haute vitesse, moyenne et haute tension. En s'aidant de cesrésultats, les caractéristiques du transistor unidimensionnel qui sont généréesservent de référence pour le profil de dopage et l'étalonnage du modèle. Enélaborant des comparaisons entre les données de références basées sur les mesureset les simulations, la thèse fait progresser l'état actuel des prévisionsbasées sur la technologie CAO et démontre la faisabilité de l'approche.Enfin, une technologie future de 28nm performante est prédite en appliquantla méthodologie hétérogène. Sur la base des résultats de TCAO, leslimites de la technologie sont soulignées. / Bipolar complementary metal-oxide-semiconductor (BiCMOS) processescan be considered as the most general solution for RF products, as theycombine the mature manufacturing tools of CMOS with the speed and drivecapabilities of silicon-germanium (SiGe) heterojunction bipolar transistors(HBTs). HBTs in turn are major contenders for partially filling the terahertzgap, which describes the range in which the frequencies generated bytransistors and lasers do not overlap (approximately 0.3THz to 30 THz). Toevaluate the capabilities of such future devices, a reliable prediction methodologyis desirable. Using a heterogeneous set of simulation tools and approachesallows to achieve this goal successively and is beneficial for troubleshooting.Various scientific fields are combined, such as technology computer-aided design(TCAD), compact modeling and parameter extraction.To create a foundation for the simulation environment and to ensure reproducibility,the used material models of the hydrodynamic and drift-diffusionapproaches are introduced in the beginning of this thesis. The physical modelsare mainly based on literature data of Monte Carlo (MC) or deterministicsimulations of the Boltzmann transport equation (BTE). However, the TCADdeck must be calibrated on measurement data too for a reliable performanceprediction of HBTs. The corresponding calibration approach is based onmeasurements of an advanced SiGe HBT technology for which a technology specific parameter set of the HICUM/L2 compact model is extracted for thehigh-speed, medium-voltage and high-voltage transistor versions. With thehelp of the results, one-dimensional transistor characteristics are generatedthat serve as reference for the doping profile and model calibration. By performingelaborate comparisons between measurement-based reference dataand simulations, the thesis advances the state-of-the-art of TCAD-based predictionsand proofs the feasibility of the approach.Finally, the performance of a future technology in 28nm is predicted byapplying the heterogeneous methodology. On the basis of the TCAD results,bottlenecks of the technology are identified. / Bipolare komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter (BiCMOS) Prozesse bietenhervorragende Rahmenbedingungen um Hochfrequenzanwendungen zurealisieren, da sie die fortschrittliche Fertigungstechnik von CMOS mit derGeschwindigkeit und Treiberleistung von Silizium-Germanium (SiGe) Heterostruktur-Bipolartransistoren (HBTs) verknüpfen. Zudem sind HBTs bedeutendeWettbewerber für die teilweise Überbrückung der Terahertz-Lücke, derFrequenzbereich zwischen Transistoren (< 0.3 THz) und Lasern (> 30 THz).Um die Leistungsfähigkeit solcher zukünftigen Bauelemente zu bewerten, isteine zuverlässige Methodologie zur Vorhersage notwendig. Die Verwendungeiner heterogenen Zusammenstellung von Simulationstools und Lösungsansätzenerlaubt es dieses Ziel schrittweise zu erreichen und erleichtert die Fehler-_ndung. Verschiedene wissenschaftliche Bereiche werden kombiniert, wie zumBeispiel der rechnergestützte Entwurf für Technologie (TCAD), die Kompaktmodellierungund Parameterextraktion.Die verwendeten Modelle des hydrodynamischen Simulationsansatzes werdenzu Beginn der Arbeit vorgestellt, um die Simulationseinstellung zu erläuternund somit die Nachvollziehbarkeit für den Leser zu verbessern. Die physikalischenModelle basieren hauptsächlich auf Literaturdaten von Monte Carlo(MC) oder deterministischen Simulationen der Boltzmann-Transportgleichung(BTE). Für eine zuverlässige Vorhersage der Eigenschaften von HBTs muss dieTCAD Kon_guration jedoch zusätzlich auf der Grundlage von Messdaten kalibriertwerden. Der zugehörige Ansatz zur Kalibrierung beruht auf Messungeneiner fortschrittlichen SiGe HBT Technologie, für welche ein technologiespezifischer HICUM/L2 Parametersatz für die high-speed, medium-voltage undhigh-voltage Transistoren extrahiert wird. Mit diesen Ergebnissen werden eindimensionaleTransistorcharakteristiken generiert, die als Referenzdaten fürdie Kalibrierung von Dotierungspro_len und physikalischer Modelle genutztwerden. Der ausführliche Vergleich dieser Referenz- und Messdaten mit Simulationengeht über den Stand der Technik TCAD-basierender Vorhersagenhinaus und weist die Machbarkeit des heterogenen Ansatzes nach.Schlieÿlich wird die Leistungsfähigkeit einer zukünftigen Technologie in28nm unter Anwendung der heterogenen Methodik vorhergesagt. Anhand derTCAD Ergebnisse wird auf Engpässe der Technologie hingewiesen. Silicium-germanium (SiGe) Modélisation compacte Calibrage TCAO Prédiction de performance Technologie future Extraction des paramètres scalables Transport hydrodynamique Equation de transport de Boltzmann (BTE) Haute-vitesse Moyenne-tension Haute-tension Simulations unidimensionnelle (1D) Modèles physiques High current model (HICUM) Résistances externes Réseau de substrat Silicon-germanium (SiGe) Heterojunction bipolar transistor (HBT) Compact modeling Technology computer aided design (TCAD) TCAD calibration Performance prediction Future technology Scalable parameter extraction Hydrodynamic (HD) transport Boltzmann transport equation (BTE) High-speed (HS) Medium-voltage (MV) High-voltage (HV) One-dimensional (1D) simulations Physical material models High current model (HICUM) External resistances Substrate network
158	Zum thermischen Widerstand von Silicium-Germanium-Hetero-Bipolartransistoren Korndörfer, Falk 12 November 2013 (has links) Der thermische Widerstand ist eine wichtige Kenngröße von Silicium-Germanium-Hetero-Bipolartransistoren (SiGe-HBTs). Bisher kam es bei der quantitativen Bestimmung der thermischen Widerstände von SiGe-HBTs zu deutlichen Abweichungen zwischen Simulation und Messung. Der Unterschied zwischen Simulation und Messung betrug bei den untersuchten HBTs mehr als 30 Prozent. Diese Arbeit widmet sich der Aufklärung und Beseitigung der möglichen Ursachen hierfür. Zu diesem Zweck werden als erstes die Messmethoden analysiert. Es zeigt sich, dass die bisher verwendete Extraktionsmethode sensitiv auf den Early-Effekt (Basisweitenmodulation) reagiert. Im Rahmen der Untersuchungen wurde ein neues Extraktionsverfahren entwickelt. Die neue Extraktionsmethode ist unempfindlich gegenüber dem Early-Effekt. Mit Bauelementesimulationen wird erstmalig die Wirkung des Seebeck-Effektes (Thermospannungen) auf die elektrisch extrahierten thermischen Widerstände demonstriert. Der Seebeck-Effekt bewirkt, dass die elektrisch extrahierten thermischen Widerstände der untersuchten HBTs nahezu 10 Prozent kleiner als die erwarteten Werte sind. Dieser Effekt wurde bisher nicht beachtet und wird hier erstmals nachgewiesen. Weiterhin wird die Abhängigkeit des thermischen Widerstandes vom Arbeitspunkt untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass bis zu einer Basis-Emitter-Spannung von 0,91 Volt die geometrische Form des Wärme abgebenden Gebietes unabhängig vom Arbeitspunkt ist. Anhand von Messungen wird gezeigt, dass die Dotierung die spezifische Wärmeleitfähigkeit von Silicium reduziert. Die Abnahme wird für Dotierungen größer als 11019 cm‑3 deutlich sichtbar. Ist die Dotierung größer als 11020 cm‑3, beträgt die Abnahme der spezifischen Wärmeleitfähigkeit mehr als 75 Prozent. Mithilfe einer Simulatorkalibrierung wird die spezifische Wärmeleitfähigkeit als Funktion der Dotierung bestimmt. Die erhaltene Funktion kann künftig beim thermischen Entwurf von HBTs verwendet werden. Somit können zukünftig genauere Vorhersagen zum thermischen Widerstand der HBTs gemacht werden. Dies ermöglicht zuverlässigere Aussagen darüber, wie Änderungen des Transistordesigns zur Minimierung des thermischen Widerstandes beitragen. / The thermal resistance is an important parameter of silicon-germanium heterojunction bipolar transistors (SiGe HBTs). Until now, the quantitative determination of the thermal resistance showed significant differences between measurements and simulations. The difference between simulation and measurement of the investigated HBTs was more than 30 percent. This thesis devotes the clarification and elimination of potential sources for it. For this purpose, the measurement methods are analyzed at first. It is shown, that the currently used extraction method is sensitive to the Early effect (basewidth modulation). A now extraction method was developed, which is not sensitive to the Early effect. For the first time, the influence of the Seebeck effect (thermoelectric voltages) on the electrically extracted thermal resistance is shown by device simulations. The Seebeck effect leads to a 10 percent lower extracted thermal resistances compared to the expected values of the investigated HBTs. This effect was not taken into account up to now and is demonstrated here for the first time. Furthermore, the dependence of the thermal resistance on the operating point was investigated. The results show that the shape of the heat source is independent of the operating point if the base emitter voltage is smaller than 0.91 volt. The thermal conductivity of silicon is decreased by increasing doping concentrations. This is shown by measurements. The reduction of the thermal conductivity is well observable for doping concentrations higher than 11019 cm‑3. For doping concentration higher than 11020 cm‑3 the reduction amounts to more than 75 percent. The thermal conductivity was determined as a function of the doping concentration with the aid of a simulator calibration. This function can be used in the future thermal design of HBTs. It facilitates the optimization of the HBTs with respect to a minimal thermal resistance. info:eu-repo/classification/ddc/536 ddc:536 info:eu-repo/classification/ddc/537 ddc:537 info:eu-repo/classification/ddc/620 ddc:620 info:eu-repo/classification/ddc/629 ddc:629 Seebeck-Effekt; Thermoelektrizität
159	Electrothermal device-to-circuit interactions for half THz SiGe∶C HBT technologies / Interactions électrothermiques du transistor au circuit pour des technologies demi-THz TBH SiGe∶C Weisz, Mario 25 November 2013 (has links) Ce travail concerne les transistors bipolaires à hétérogène TBH SiGe. En particulier, l'auto-échauffement des transistors unitaires et le couplage thermique avec leurs plus proches voisins périphériques sont caractérisés et modélisés. La rétroaction électrothermique intra- et inter-transistor est largement étudiée. En outre, l’impact des effets thermiques sur la performance de deux circuits analogiques est évalué. L'effet d'autoéchauffement est évalué par des mesures à basse fréquence et des mesures impulsionnelles DC et AC. L'auto-échauffement est diminué de manière significative en utilisant des petites largeurs d'impulsion. Ainsi la dépendance fréquentielle de l’autoéchauffementa été étudiée en utilisant les paramètres H et Y. De nouvelles structures de test ont été fabriqués pour mesurer l'effet de couplage. Les facteurs de couplage thermique ont été extraits à partir de mesures ainsi que par simulations thermiques 3D. Les résultats montrent que le couplage des dispositifs intra est très prononcé. Un nouvel élément du modèle de résistance thermique récursive ainsi que le modèle de couplage thermique a été inclus dans un simulateur de circuit commercial. Une simulation transitoire entièrement couplée d'un oscillateur en anneau de 218 transistors a été effectuée. Ainsi, un retard de porte record de 1.65ps est démontré. À la connaissance des auteurs, c'est le résultat le plus rapide pour une technologie bipolaire. Le rendement thermique d'un amplificateur de puissance à 60GHz réalisé avec un réseau multi-transistor ou avec un transistor à plusieurs doigts est évalué. La performance électrique du transistor multidoigt est dégradée en raison de l'effet de couplage thermique important entre les doigts de l'émetteur. Un bon accord est constaté entre les mesures et les simulations des circuits en utilisant des modèles de transistors avec le réseau de couplage thermique. Enfin, les perspectives sur l'utilisation des résultats sont données. / The power generate by modern silicon germanium (SiGe) heterojunction bipolar transistors (HBTs) can produce large thermal gradients across the silicon substrate. The device opering temperature modifies model parameters and can significantly affect circuit operation. This work characterizes and models self-heating and thermal coupling in SiGe HBTs. The self-heating effect is evaluated with low frequency and pulsed measurements. A novel pulse measurement system is presented that allows isothermal DC and RF measurements with 100ns pulses. Electrothermal intra- and inter-device feedback is extensively studied and the impact on the performance of two analog circuits is evaluated. Novel test structures are designed and fabricated to measure thermal coupling between single transistors (inter-device) as well as between the emitter stripes of a multi-finger transistor (intra-device). Thermal coupling factors are extracted from measurements and from 3D thermal simulations. Thermally coupled simulations of a ring oscillator (RO) with 218 transistors and of a 60GHz power amplifier (PA) are carried out. Current mode logic (CML) ROs are designed and measured. Layout optimizations lead to record gate delay of 1.65ps. The thermal performance of a 60GHz power amplifier is compared when realized with a multi-transistor array (MTA) and with a multi-finger trasistor (MFT). Finally, perspectives of this work within a CAD based circuit design environment are discussed. Hétéro-transistors bipolaires (HBT) Technologies térahertz Modélisation électrothermique Couplage thermique mutuel Oscillateur en anneau Retards de grille de multiplication Amplificateur de puissance Transistor à plusieurs doigts Résistance thermique Capacité thermique Impédance thermique Mesures impulsion Simulation TCAD thermique Terahertz technologies Electrothermal modeling Mutual thermal coupling Intra-device coupling Inter-device coupling Device to circuit interactions Ring oscillator Propagation gate delay Power amplifier Multi-finger transistor Thermal resistance Thermal capacitance Thermal impedance Semiconductor device characterizations Pulse measurements Semiconductor device modeling Thermal TCAD simulation
160	Kunskapsproduktion kring fetischism : Att förhålla sig till sakorienterad sexualitet Nilsson-Jatko, David January 2023 (has links) Detta projekt söker efter vägledande principer för en kunskapsproduktion kring fetischistisk sexualitet. Detta har utförts genom diskursanalytiska och genealogiska studier av hur fetischism konstrueras i olika sociokulturella sammanhang. Analysen indikerar att fetischistisk sexualitet existerar i en marginaliserad position i ett maktrelationellt landskap, där yttre grupper har olika incitament till att återge fetischism på bristfälliga, sexualiserande och andrafierande sätt. Detta medför olika problem vad gäller kunskapsproduktionen kring fetischistisk sexualitet och kan antas bidra till upprätthållandet av nuvarande sexualnormer. För att minimera dessa kunskapsproduktionsproblem föreslås åtta vägledande principer: En ansvarstagande kunskapsproduktion som utgår från subjektet; medvetenhet om stereotyper och om patologins kvardröjande ok; användande av icke-andrafierande terminologi; medvetenhet om könsorienteringsnormen; medvetenhet om politiserade begrepp; undvikande av låsning i subkulturell identitetspolitik; en förståelse för den abjektas möjligheter att tala; samt bruk av intrasektionell analys. Dessa principer kan förstås bidra till ett tillgängliggörande av forskningsfältet kring fetischism samt bidra till en allmän förståelse för sexualitet bortom kön. / This project aims to find guiding principles for a knowledge production around fetishism. This has been conducted through discourse analysis and genealogical studies of the construction of fetishism in central contexts. The analysis indicates that fetishism is marginalised in a weave of power relations, where external interests have incitaments to vilify, sexualise and otherise fetishistic sexuality. This is understood to potentially cause various problems when it comes to knowledge production around fetishism. In order to minimise these problems, eight guiding principles are suggested: A knowledge production based in the subject; awareness of lingering pathological notions and stereotypes; usage of non-othering terminology; awareness of the sex/gender orientation norm; awareness of politicised definitions; awareness of subcultural identity politics; an understanding of the abject's ability to speak; and usage of intra-sectional analysis. Fetishism fetishism research fetishism studies knowledge production queer queer theory queer studies sexology fetish fetishist gender gender studies gender and queer studies gender science norm norms sex/gender orientation norm sex orientation norm gender orientation norm orientation sexual orientation preference sexual preference minorities sexual minorities lgbt lgbtq lgbtqi lgbtqia normativity heteronorm heteronormativity erasure sexualisation sexualization marginalisation marginalization intersectionality intrasectionality opression law legislation discrimination cultural dominance Fetischism fetischismforskning fetischismstudier kunskapsproduktion kunskapsideal queer sexologi sexualvetenskap begär fetisch fetish fetischist fetishism queerteori genus genusvetenskap genusstudier norm normer könsorienteringsnorm könsorienteringsnormen läggning sexuell läggning orientering sexuell orientering preferens sexuell preferens minoriteter sexuella minoriteter hbtq hbtqi hbt hbtqia heteronorm heteronormen osynliggörande erasure sexualisering synlighet normkritik sanningsregim marginalisering intersektionalitet intrasektionalitet strukturellt förtryck lagstiftning diskrimineringslag diskrimineringslagen diskrimineringslagstiftning kulturdominans Gender Studies Genusstudier

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