X-band FR PIN diyot tasarım ve benzetimleri
Design and simulation of x-band RF PIN diode
Yazar: SAFA ÇEB
Danışman: PROF. DR. ALİ TANGEL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli tasarım = Computer aided design ; PIN diyot = PIN diode ; Yarı iletkenler = Semiconductors

Özet:
Bu tez çalışması, bir X-Bant RF Pin diyotu için tasarım ve benzetim adımlarını
anlatmaktadır. Proses benzetimleri, TCAD Sentaurus Sprocess ve Sdevice tasarım
platformu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Temel amaç, 2 µm genişliğinde az katkılı Epi
bölgesine sahip bir RF PIN diyotun tatmin edici derecede ters yönde belverme voltajı ve
düşük mikrodalga ileri yön direnci değerini elde etmektir. RF PIN diyotun tasarımı ve
simülasyonu, geometrik boyutlar (katmanların uzunluk ve kalınlık gibi fiziksel
özellikleri) ve kimyasal fabrikasyon süreci adımlarının detayları (tavlama süreleri,
tavlama sıcaklığı ayar değerleri, katkılama konsantrasyon seviyeleri, doz miktarları gibi
iyon ekme katkılama profili detayları, iyon ekme proses enerji seviyeleri ve katkılama
türleri gibi) hakkında bilgiler bu tez çalışmasında verilmiştir. Proses benzetimleri TCAD
SPROCESS platformunda gerçeklemesi yapılmıştır. Simülasyonlar yapıldıktan sonra,
sonuçları elde etmek için RF PIN diyotun elektriksel özelliklerini elde etme çalışması
TCAD SDEVICE platformunda yapılmıştır. Sonuç olarak, 2 µm az katkılı bölge
genişliğine sahip X-Band RF PIN diyotun verilen tasarım detayları ile 44,5 V belverme
gerilimine ulaştığı görülmüştür. Ayrıca, N+ bölgesi için yüksek katkılı katot elde etmek
amacıyla PIN diyotun katot tarafında fosfor ve arsenik iyon ekme kombinasyonu tercih
edilmiştir. Bu tez, RF PIN diyotun benzetimi sırasında elde edilen AC ve DC analiz
sonuçlarını ve hesaplamalanı, benzer çalışamalar ile karşılaştırmalarını ve geleceğe
yönelik önerileri de içermektedir.

Abstract:
This work includes detailed explanation of the design and simulation steps for a X-Band
RF Pin diode. The process simulations are realized using TCAD Sentaurus Sprocess and
Sdevice design platform. The main purpose is to get a satisfying reverse breakdown
voltage and small microwave resistance value with the width of 2 µm intrinsic Epi layer.
In this work of design and simulation of RF pin diode, geometrical dimensions (physical
characteristics of layers such as length and thickness) and chemical fabrication process
step details (such as annealing durations, annealing temperature set values, doping
concentiration levels, implant doping profile details as in dose amounts, implant process
energy levels and doping species) are studied. The process simulations are completed in
TCAD SPROCESS platform. After the simulations are done, the electrical characteristics
of RF pin diode were studied in TCAD SDEVICE platform to get the results. In the result,
the given design details of X-Band RF PIN diode with width of 2 µm intrinsic layer have
reached the breakdown voltage of 44.5 V. Also, combination of phosphorus and arsenic
ion implantation is preferred on the cathode side to achieve to have fully doped cathode
of N+ region. This work includes results and calculations such as AC and DC analysis of
designed RF PIN diode conducted during the research including comparison with similar
works, discussions of the results and future works.