晶体管不匹配补偿研究

论文摘要

集成电路工艺过程中，工艺参数的分布会引起器件结构参数和电学参数变化。随着半导体技术不断发展，加工尺寸不断缩小，工艺参数的分布导致的器件电学参数分布，直接引起电路失配以及成品率的降低，工艺参数导致的器件失配成为设计过程中必须考虑的因素。本文通过集成电路工艺等比例缩小原则带来的相关效应，阐述了MOSFET电学参数分布的主要原因。总结了MOSFET失配对电路性能的影响及消除技术，介绍了版图设计方法和电子学方法消除失配的原理。针对电流镜和DRAM读出放大器，设计了补偿电路，采用TSMC0． 25um标准CMOS工艺参数进行定量分析与仿真验证，仿真结果证明补偿电路实用有效，达到了预期的设计目的。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 论文的意义
• 1.3 本文工作
• 第二章 按比例缩小理论
• 2.1 概述
• 2.2 等比例缩小的优点
• 2.3 等比例缩小带来的一系列效应
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 阈值电压的变化
• 2.3.3 垂直电场引起的迁移率变化
• 2.3.4 速度饱和
• 2.3.5 热载流子效应
• 2.3.6 漏-源电压引起的输出阻抗的变化
• 第三章 不匹配分析与补偿
• 3.1 不匹配原因
• 3.2 不匹配的定量分析
• 3.2.1 减小不匹配的方法
• 3.2.2 不匹配引起的直流失调
• 3.3 失调的消除
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 版图设计方法减少失配
• 3.3.3 电子学失调消除原理
• 第四章 电流镜的不匹配补偿设计
• 4.1 概述
• 4.1.1 电荷注入效应
• 4.2 电路描述
• 4.2.1 基本的电流镜
• 4.2.2 补偿电路设计原理
• 4.2.3 完整的补偿电路设计
• 4.2.4 多镜像电流镜设计
• 4.2.5 仿真验证
• 4.3 本章小结
• 第五章 数字电路阈值电压失配补偿设计
• 5.1 关于DRAM直接读出放大器阈值电压补偿研究
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 传统读出放大器工作原理
• 5.1.3.D RAM直接读出放大器工作原理
• 5.1.4 失配分析及补偿设计
• 5.1.5 推导证明
• 5.1.6 漏电压对闭值电压的影响
• 5.1.7 仿真验证
• 5.2 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果