低剂量辐照条件下的MOSFET因辐照导致的阈值电压漂移的模拟

推导了MOSFET器件阈值电压漂移与辐照剂量和辐照剂量率之间的解析关系,模型计算结果与实验吻合较好。该模型物理意义明确,参数提取方便,适合于低辐照总剂量条件下的MOS器件与电路的模拟。并进一步讨论了MOSFET的辐照敏感性。结果表明,尽管PMOS较之NMOS因辐照引起的阈值电压漂移的绝对量更大,但从MOSFET阈值电压漂移量的摆幅这一角度来看,在低剂量辐照条件下NMOS较之PMOS显得对辐照更为敏感。这一研究结果可能为辐照剂量学提供新的应用思路。     

大功率P沟道VDMOS器件设计与工艺仿真

作为现代电力电子核心器件之一的P沟道VDMOS(vertical double-diffuse,MOS)器件,一直以来由于应用领域狭窄而并未得到足够的研究。以P沟道VDMOS器件为研究对象,为一款击穿电压超过-200V的P沟道VDMOS设计了有源区的元胞结构及复合耐压终端结构,并开发了一套完整的P沟道VDMOS专用非自对准工艺流程。最后通过仿真得到器件的击穿电压超过-200V,阈值电压为-2.78V,完全满足了设计要求,也为下一步流片提供了有益的参考。     

500 V高压平面功率VDMOS场效应晶体管结构参数优化

击穿电压是VDMOS器件的重要构造参数之一,它和漏极最大电流IDMAX一同限制了该器件的运转范围.由于击穿电压的范围随功率器件运用范围的不同而出现较大差异,故本文利用Silvaco-TCAD的仿真平台对设定击穿电压为500 V的VDMOS进行结构参数设计与优化.首先对VDMOS设计出合适的外延层参数即外延层掺杂浓度NB和外延层厚度W_e;然后用ATHENA软件对VDMOS进行工艺仿真,得出结果:对VDMOS进行提取的各结构参数与预计相符;最后又通过ATLAS软件对VDMOS的转移特性,击穿特性及输出特性进行仿真,得到的阈值电压及击穿电压与所要求的数值吻合.因此,通过对500 V VDMOS结构参数的优化和改进,从而实现高性能VDMOS器件的高可靠性.     

杂质纵向高斯分布UTBB-SOI MOSFET的虚拟阴极阈值电压解析模型

采用Sentaurus Process工艺仿真工具,验证了超薄硅膜内单次纵向离子注入并快速热退火后所实现的轻掺杂杂质分布符合高斯规律。设计杂质纵向高斯分布的轻掺杂纳米UTBB-SOI MOSFET,用虚拟阴极处反型载流子浓度来定义阈值电压的方法,为器件建立二维阈值电压解析模型。通过与Sentaurus Device器件仿真结果对比分析,发现:阈值电压模型能准确预测器件在不同掺杂、器件厚度和偏置电压下的阈值电压,正确反映器件的背栅效应,其模拟结果与理论模型相符。     

高压二极管中子,电子和γ辐照特征的研究

本文对加固P~ nn~ 高压整流二极管分别进行了中子、电子和γ射线不同剂量的辐照,测试和分析了辐照感生缺陷的能级位置、密度及俘获截面,并研究了材料少数载流了寿命和器件正向电压等参量的变化特征及退火行为.实验结果表明.由于采用了新工艺、新材料使器件具有良好的抗辐照性能,同时NTD材料亦显示出较好的耐辐照特性.三种不同辐照源的辐照结果反映了它们各自的损伤特征.     

基于纳米MOSFET噪声的背散射系数研究

传统噪声理论提取背散射系数时,引入的参量较多并依赖量子力学计算,或是采取大量的假设而使得到的结论存在偏差.本文将基于Navid模型推导MOSFET噪声的背散射系数,进一步得到了短沟道器件在线性区和饱和区的背散射系数,并给出测量背散射系数的方法.在此基础上,对背散射系数随沟道长度、偏置电压和温度的变化特性进行分析,除此之外,用实验和Monte Carlo模拟验证了背散射系数与偏置电压特性,该方法得到的背散射系数与各参量的变化特性与文献给出的结果相吻合.     

调制器的偏置电压控制板中PID调节器的设计

在光通信领域目前较好的调制方式就是外调制方式,它采用的是在激光器发射的光路上加入调制器的方式,并在调制器载入要传输的有效信号(调制信号),并对激光载波信号进行调制后传输出去。但随着实验环境、器件温度的上升等因素的影响,调制器件的偏置电压(以保证传输信号不失真的电压工作点)会发生漂移,影响信号的传输质量,为此有必要在发生漂移之前检测到。此种设计方案能够很好地解决偏置电压工作点漂移的问题。     

槽栅结构SiC材料IGBT的仿真及优化分析

运用半导体物理理论和功率器件模拟软件（SILVACO-TCAD）,研究了新型宽禁带材料SiC槽栅结构IGBT功率半导体器件的电学特性,模拟了不同厚度和掺杂浓度漂移层和缓冲层的IGBT器件的阈值电压、开关特性和导通特性曲线,并分析了漂移层和缓冲层厚度及掺杂浓度对电学特性的影响。结果表明,当SiC-IGBT功率器件漂移层和缓冲层厚度分别为65 μm和2.5 μm,掺杂浓度分别为1×10¹⁵和5×10¹⁵cm^-3时,得到击穿电压为3400 V,阈值电压为8 V。     

功率VDMOS器件的新型SPICE模型

为解决垂直双扩散金属氧化物半导体(VDMOS器件)模型精确度差的问题,建立了一套新的VDMOS模型.与其他模型相比,该模型在VDMOS器件源极、漏极、栅极3个外部节点的基础上,又增加了4个内部节点,从而将VDMOS器件视为1个N沟道金属氧化物半导体(NMOS)与4个电阻的串联.采用表面势建模的原理计算了积累区的电阻,并对寄生结型场效应晶体管(JFET)耗尽及夹断2种状态进行分析,计算出寄生JFET区的电阻.分别考虑VDMOS器件外延层区与衬底区的电流路径,建立了这2个区域的电阻模型.模型仿真值与器件测试值的比较结果表明,该模型能够准确拟合VDMOS器件线性区、饱和区及准饱和区的电学特性.     

部分重叠双栅MOSFET特性的研究

研究一种具有部分重叠双栅结构MOSFET器件模型,并将其与类似的分裂双栅结构MOSFET及普通栅结构MOSFET器件进行比较,利用MEDICI软件对该结构进行仿真.通过仿真可知:部分重叠双栅MOSFET器件通过沟道电场的调节,可降低短沟效应和等效栅电容、提高击穿电压,跨导可由栅压调节,阈值电压随沟道缩短而下降的变化率在文中讨论的3种结构中最小.     

基于共面波导传输线的铁电薄膜可调带通滤波器

铁电薄膜的介电常数强烈地依赖于所施加电场强度的大小。基于这一原理,提出一种新颖的基于共面波导传输线结构的铁电薄膜可调带通滤波器。滤波器的输入输出采用抽头线的方式分别与谐振器相接,外加电压通过滤波器的输入输出端口直接施加到谐振器处的铁电薄膜上,用以改变铁电薄膜的介电常数,从而改变谐振器的谐振频率,实现带通滤波器通带频率的移动。这种新型结构的铁电薄膜可调带通滤波器具有结构紧凑、尺寸小及施加外加偏压容易等优点。仿真结果表明:铁电薄膜的介电常数在外加偏压下从250减小到200时,带通滤波器的传输特性曲线的形状基本保持不变,通带的中心频率从9.95GHz增加到10.04GHz,其3dB带宽保持在0.13GHz,反射损耗始终小于-20dB。     

用于深亚微米埋沟MOSFET的开启电压模型

根据埋沟ＭＯＳＦＥＴ导电机理和开启特性，利用准二维分析，导出了一个适用于深亚微米埋沟器件的开启电压模型。它综合考虑了衬偏效应、短沟道效应以及两者之间的关系。模型反应了较宽沟长范围内埋沟ＭＯＳＦＥＴ的开启电压与沟长及偏置的关系，并预测了在深亚微米下衬偏效应随沟长减小而减小的特性。对模型计算结果与数值模拟结果进行了比较。     

非对称Halo的异质栅SOI MOSFET阈值电压解析模型

为了改善MOSFET的短沟道效应和驱动电流，首次提出了非对称Halo掺杂的异质栅SOIMOSFET结构，这种结构在沟道源端一侧注入浓度较高的杂质，再由具有不同功函数的两种材料拼接形成栅极．通过求解二维电势Poisson方程，建立了全耗尽器件表面势和阈值电压的解析模型．研究表明，该结构能有效抑制漏致势垒降低和热载流子效应，且在沟道长度小于100nm条件下，阈值电压表现出明显的反短沟道特征，在Halo和栅材料界面附近的电场峰值使通过沟道的载流子的传输速度显著提高，解析模型与二维数值模拟软件MEDICI所得结果吻合度较高．     

Modulation of low-frequency oscillations in GaAs MESFETs’ channel current by sidegating bias

Low-frequency oscillations in channel current are usually observed when measuring the GaAs MESFET‘s output characteristics. This paper studies the oscillations by testing the MESFET‘s output characteristics under different sidegate bias conditions. It is shown that the low-frequency oscillations of channel current are directly related to the sidegate bias. In other words, the sidegate bias can modulate the oscillations. Whether the sidegate bias varies positively or negatively, there will inevitably be a threshold voltage after which the low-frequency oscillations disappear. The observation is strongly dependent upon the peculiarities of channel-substrate (C-S) junction and impact ionization of traps-EL2 under high field. This conclusion is of particular pertinence to the design of low-noise GaAs IC‘s.     

对接沟道NMOS结构击穿特性的二维数值分析

对VDMOS－NMOS兼容集成结构击穿时的电场特性进行了二维数值模拟,模拟结果分析表明：在适当的器件几何尺寸与制造工艺条件下,对接NMOS的对接区域对VDMOS－NMOS兼容结构的击穿特性影响很小,对接沟道NMOS结构可以较好地实现VDMOSFET与p阱NMOS电路的兼容集成．同时通过原理性实验对模拟结果进行了验证．     

高栅压低漏压条件下FG-pLEDMOS的热载流子退化机理

针对FG-pLEDMOS施加高栅压低漏压的热载流子应力会使器件线性区漏电流发生退化,而阈值电压基本保持不变,使用TCAD软件仿真以及电荷泵测试技术对其进行了详细的分析.结果表明:沟道区的热空穴注入到栅氧化层,热空穴并没有被栅氧化层俘获,而是产生了界面态;栅氧化层电荷没有变化,使阈值电压基本不变,而界面态的增加导致线性区漏电流发生退化.电场和碰撞电离率是热空穴产生的主要原因,较长的p型缓冲区可以改善沟道区的电场分布,降低碰撞电离率,从而有效地减弱热载流子退化效应.     

介质击穿模型参数对雷电先导放电数值模拟的影响

为研究介质击穿模型参数的选取对雷电先导放电数值模拟结果的影响,以雷云荷电模型和WZ模型为基础,模拟计算了三维先导放电通道在50 m空间分辨率下的分形维数和先导临近对地面电场峰值的增强程度.统计分析结果表明:分形维数随着概率指数和电场击穿阈值的增大而减小,但随着通道内电场的增大先减小而后基本趋于稳定,且概率指数对分形维数的影响程度最为剧烈,电场击穿阈值次之,通道内电场的影响相对最弱;地面电场峰值的增强程度随着通道内电场和电场击穿阈值的增大而减小,但随着概率指数的增大先减小而后基本趋于稳定,且通道内电场对地面电场峰值增强程度的影响最为剧烈,概率指数次之,电场击穿阈值的影响相对最弱.     

VDMOS-NMOS兼容功率集成电路结构

提出一种完全新型的ＶＤＭＯＳ－ＮＭＯＳ全兼容功率集成结构的设计方法．该结构采用与ＶＤＭＯＳ工艺兼容的对接（ＢｕｔＪｏｉｎｔ）沟道结构形成ＮＭＯＳ器件，利用ＶＤＭＯＳ工艺中ｐ＋区反刻过程形成ＮＭＯＳ器件的有源区，利用ＶＤＭＯＳ工艺中刻双扩散窗口过程形成ＮＭＯＳ器件的栅区及多晶硅互连线．对ＭＯＳ电路中的小跨导器件图形的设计及ＶＤＭＯＳ与Ｅ／ＥＭＯＳ的界面设计进行了分析和讨论