Caractérisation large bande et en bruit de différents MOSFETs en vue d’une utilisation optimisée dans des circuits RF

Wide band and noise characterization of various MOSFETS for optimized use in RF circuits

• Auteur / Autrice : Mostafa Emam
• Direction : François Danneville, Danielle Vanhoenacker-Janvier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et Nano Technologies, Acoustique, Télécommunications
• Date : Soutenance le 24/11/2010
• Etablissement(s) : Lille 1 en cotutelle avec Université catholique de Louvain (1970-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circuits intégrés à faible consommation

Bruit radioélectrique

Systèmes de télécommunications à large bande

Silicium -- Substrats

Technologie silicium sur isolant

Effets de la température

Transistors MOSFET

Mots clés libres

Commutateurs d'antenne

Résumé

Sans fils, portable, et performance sont devenus les mots-clés dans les marchés des électroniques et télécommunications. Ces mots clés sont très exigeants aux niveaux des conceptions de circuits et de la technologie. En effet, la conception de circuit n’est plus loin de la technologie. Le passage de micro- au nano-électronique a été accompagné par des améliorations révolutionnaires dans la modélisation de composant. Afin de répondre aux défis des applications avancées, il est indispensable que le model s’approche de la physique du composant, au contraire du cas précédent où des modèles empiriques étaient utilisés. Le concepteur de circuit est donc obligé de bien comprendre la physique du composant. Une recherche approfondie est fortement demandé dans cette zone peu servie entre la conception de circuit et la caractérisation conventionnelle des composants.Dans ce contexte, cette thèse est dévoué à établir le lien entre la caractérisation des composants d’un côté et la conception de circuit de l’autre côté, en particulier pour les applications haute fréquence. Cela est atteint en appliquant une recherche élaborée de différentes structures des transistors. Des technologies différentes sont aussi considérées comme les technologies bulk, SOI partiellement- et complètement- déserté. Sur base d’un cycle complet de recherche (en commençant par le layout jusqu’aux mesures sous pointes), une comparaison détaillé des tous les transistors (en terme des performances de dc, ac, RF, non-linaires, bruit RF, faible tension faible puissance et haute température) est présentée afin de fournir le concepteur de circuit RF avec un ensemble d’information suffisant pour une conception réussite.

Wireless, portable, and performance are becoming the keywords for both the consumer electronics and the telecommunication markets. These key requirements are very demanding on the circuit design and on the technology levels. In fact, the circuit design is no more separated from the technology. The passage from micro- to nano-electronics was accompanied by significant revolutionary enhancements and modifications of device modeling. In order to meet the new challenges of advanced applications, it is indispensable for the device model to approach from the device physics, as opposed to the empirical models known earlier. This leads, de facto, to a more complicated device model. As a result, a good circuit designer should coercively comprehend the device physics. A profound research is indeed compulsory in this gray area between the circuit design and the device characterization conventional areas.In this context, the work of this PhD thesis is devoted to provide the link between the device engineering/characterization domain and the circuit design domain, pronouncedly for RF applications. This is achieved through an elaborated research of already existing transistor structures (floating-body and body-tied) as well as new structures (graded channel). Different technologies such as bulk, partially- and fully-depleted SOI are also considered. Based on a complete flow (design of layout to on-wafer measurements), a detailed comparison of all transistors (in terms of dc, ac, RF, non-linear, RF noise, low voltage low power, and high temperature performances) is presented in order to render the RF circuit designer with adequate information for a successful RF product.