考虑到纵向掺杂分布影响的SOI功率器件完全耐压模型

首先将任意纵向掺杂的漂移区等效为均匀掺杂的漂移区,然后基于二维泊松方程获得了SOI功率器件在全耗尽和不全耗尽情况下表面电场和击穿电压的完整解析表达式.借助此模型对漂移区纵向均匀掺杂、高斯掺杂、线性掺杂和二阶掺杂SOI二极管的表面场势分布和击穿电压进行了研究,解析结果和仿真结果吻合较好,验证了模型的准确性.最后在满足最优表面电场和完全耗尽条件下,得到器件优化的广义RESURF判据.     

考虑场板边缘效应的SOI-pLDMOS表面电场模型及器件优化设计

针对带有栅极场板的绝缘体上硅p型横向双扩散场效应晶体管(SOI-p LDMOS),提出了一种新型表面电场解析模型.相比于传统模型,该模型充分考虑了场板边缘效应对电场分布的影响,验证结果显示新模型能更好地符合Medici数值仿真结果.此外,基于所建立的器件表面电场模型,研究了栅极场板长度(包括多晶硅场板和金属场板)及漂移区掺杂浓度对器件表面电场分布和击穿特性的影响,进而对SOI-p LDMOS进行了优化设计.流片测试表明,所建立的新型表面电场解析模型能够很好地指导器件参数设计,实现了器件耐压和导通电阻的最佳折中.     

双导层结构横向功率器件的导通电阻模型及应用研究

横向高压器件是智能功率集成电路的核心器件,而漂移区结构参数是影响器件导通和击穿性能的重要因素。为此,提出了LDMOS三种经典结构的导通电阻模型并研究了漂移区结构参数对导通电阻的影响,它们分别是:Single RESURF,Double RESURF,Dual conduction layer结构。然后借助这些模型研究了漂移区掺杂浓度、漂移区长度、漂移区厚度对器件导通电阻的影响。利用MATLAB计算相同器件参数下模型的解析结果。对比模型的解析结果和仿真结果,发现解析结果和仿真结果基本一致,证明了解析模型的正确性。     

任意纵向变掺杂横向功率器件二维耐压模型

基于二维泊松方程的解,建立了漂移区全耗尽和不全耗尽情况下任意纵向掺杂的横向功率器件二维电场分布模型,进而导出了纵向和横向击穿电压表达式,得到了一个新的RESURF判据.借助此模型,研究了漂移区纵向杂质分布分别为均匀、线性递减、线性递增和高斯四种典型分布的功率器件的耐压机理和工作特性.解析结果和半导体器件仿真器MEDICI的数值结果吻合较好,验证了模型的准确性.     

基于SOI工艺下600V LDNMOS的设计与分析

基于SOI工艺,运用SILVACO公司的工艺仿真(Athena)和器件仿真(Atlas)模拟软件,结合实际流片测试结果完成对600 V LDNMOS的设计和器件性能分析.整个器件采用环形版图结构,以优化器件的横向尺寸,漏端漂移区通过渐变掺杂技术(VLD)调节器件表面横向电场分布,并在漂移区上方加入一定厚度的槽氧层,从而增大器件的源漏击穿电压.流片测试结果(Vth=1.7 V,Idsat=48 mA,BV=550 V)表明,器件的各项指标基本达到预期目标,实现了设计和分析的目的.     

带有p型岛的超低导通电阻绝缘体上硅器件新结构

为了减小绝缘体上硅(SOI)器件的比导通电阻,提高器件的击穿电压,提出一种带有p型岛的SOI器件新结构.该结构的特征如下:首先,漂移区周围采用U型栅结构,在开启状态下,U型栅侧壁形成高密度电子积累层,提供了一个从源极到漏极低电阻电流路径,实现了超低比导通电阻;其次,在漂移区引入的氧化槽折叠了漂移区长度,大大提高了击穿电压;最后,在氧化槽中引入一个p型岛,该高掺杂p型岛使漂移区电场得到重新分配,提高了击穿电压,且p型岛的加入增大了漂移区浓度,使器件比导通电阻进一步降低.结果表明:在最高优值条件下,器件尺寸相同时,相比传统SOI结构,新结构的击穿电压提高了140%,比导通电阻降低了51.9%.     

pLEDMOS导通电阻及阈值电压的热载流子退化

研究了不同漂移区长度及不同栅场极板长度的厚栅氧化层pLEDMOS器件由热载流子效应导致的导通电阻及阈值电压的退化现象及机理.实验结果表明,增加漂移区长度能改善器件的导通电阻的退化,但加速了阈值电压的退化;增加栅场极板长度可以同时改善导通电阻和阈值电压的退化.借助TCAD仿真软件,模拟分析了不同漂移区长度及不同栅场极板长...     

SOI RESURF器件高压互连线效应的二维解析模型

高压互连线效应是影响集成功率器件性能的重要因素之一.首先提出一个高压互连线效应对SOI横向高压器件的漂移区电势和电场分布影响的二维解析模型,进而得到漂移区在不完全耗尽和完全耗尽情况下的器件击穿电压解析表达式,而后利用所建立的模型,研究器件结构参数对击穿特性的影响规律,定量揭示在高压互连线作用下器件击穿多生在阳极PN结的物理本质,指出通过优化场氧厚度可以弱化高压互连线对器件击穿的负面影响,并给出用于指导设计的理论公式.模型的正确性通过半导体二维器件仿真软件MEDICI进行了验证.     

基于衬底偏压电场调制的高压器件新结构及耐压模型

提出一种基于衬底偏压电场调制的薄层硅基LDMOS高压器件新结构,称为SB LDMOS.通过在高阻P型衬底背面注入N~+薄层,衬底反偏电压的电场调制作用重新分配体内电场,纵向漏端电压由源端和漏端下两个衬底PN结分担,器件的击穿特性显著改善.求解漂移区电势的二维Poisson方程,获得表面电场和击穿电压的解析式,研究器件结构参数对表面电场和击穿电压的影响.仿真结果表明,与埋层LDMOS相比,SB LDMOS击穿电压提高63%.     

漂移区槽氧高压SOI-LDMOS器件模型

为了获得SOI-LDMOS器件耐压和比导通电阻的良好折衷,提出了一种漂移区槽氧SOI-LDMOS高压器件新结构．利用漂移区槽氧和栅、漏场板优化横向电场提高了横向耐压和漂移区的渗杂浓度．借助二维仿真软件对该器件的耐压和比导通电阻特性进行了研究,结果表明该器件与常规SOI—LDMOS结构相比在相同漂移区长度下耐压提高了31％．在相同耐压下比导通电阻降低了34．8％．     

场板结构对AlGaN/GaN HFET电场分布的影响

场板结构可以有效抑制横向型HFET器件栅极边缘的电场集边效应,降低尖峰电场峰值,从而大幅提高器件的耐压特性。利用Sentaurus TCAD工具,构建具有场板结构的HFET器件,研究了场板长度和钝化层的厚度对器件沟道电场分布的影响,归纳出场板结构设计的基本规律和一般方法。     

降场层对SOI LDMOS击穿特性的影响

借助二维器件仿真软件MEDICI对double RESURF（双重降低表面电场）SOI LDMOS进行了深入研究,分析了降场层的浓度、长度、深度等参数的变化对器件击穿特性的影响.结果表明,无论是降场层浓度、长度还是深度,都存在优值,通过优化这些参数,击穿电压由单RESURF结构的222 V提高到double RESURF结构的236 V,而相应的漂移区浓度由6×1015 cm-3提高到9×1015 cm-3,减小了器件导通电阻.降场层的存在缓解了器件耐压与导通电阻的矛盾关系.     

有机LED器件结构对其内部电场和电荷分布的影响

利用高电场作用下载流子的Fowler-Nordheim(F-N)隧穿理论,建立了双层结构有机发光二极管(LED)器件载流子的动力学方程,通过计算机模拟,研究了稳态条件下势垒参数、外加电压、阳极区和阴极区的厚度等因素对器件内部电场和电荷分布的影响.结果表明:有机LED内部阴极区与阳极区的电场分布、内界面两侧积累的载流子面密度跟势垒高低、膜层厚薄以及外加电压大小密切相关,各功能层之间的能级匹配和厚度匹配对于器件结构优化和性能改善具有重要作用.     

薄层SOI场pLDMOS击穿机理研究

为了解决薄层SOI(silicon-on-insulator)场LDMOS(laterally diffused metal oxide semiconductor)击穿电压偏低,容易发生背栅穿通的问题,提出一种基于场注入技术的薄层SOI场pLDMOS(p-channel lateral double-diffused MOSFET).通过建立该场pLDMOS的穿通机制数学模型,分析了其4种击穿机理:背栅穿通、沟道横向穿通、横向雪崩击穿和纵向雪崩击穿.仿真结果表明,场注入技术穿过厚场氧层向下注入硼杂质,通过控制注入能量和体区浓度获得浅结深,从而提高器件对背栅穿通的抵抗力;优化的沟道长度和埋氧层厚度分别消除了沟道的横向穿通和纵向雪崩击穿;双层场板结构调制器件表面电场分布,避免了器件过早地横向雪崩击穿.在优化器件相关结构参数和工艺参数基础上,成功基于1.5 μm厚顶层硅SOI材料研制出耐压300 V的场pLDMOS.相比较于常规厚层场pLDMOS器件,顶层硅厚度由大于5μm减小到1.5 μm.     

ANSYS软件分析套管电场分布影响因素

针对高压套管表面电压分布不均匀,尤其是在法兰边缘处电场十分集中问题,采用ANSYS有限元分析软件对套管模型进行有限元分析计算,主要对套管法兰处电场进行详细分析,得到了电场强度最大值出现的位置,采用在法兰附近加入涂层来降低最大场强,并分别分析改变涂层的长短、厚度及介电常数对法兰附近电场的影响。分析结果表明,较厚层和较高介电常数更好改善电场。高介电常数层的长度可以在一定程度上减少而不降低其改善电场分布的功能。     

PIN型a-Si太阳电池中的结电场分布、耗尽区宽度和最佳i层厚度的设计与计算

本文用自恰法严格计算了pin器件中的pi和in分离势垒区中电荷密度分布ρ(x)、电场分布ε(x)及耗尽区宽度W,然后缩小i层厚度使之部分重迭,再用电场迭加厚理算出耗尽区中的电场分布,在此基础上根据全收集条件δ_(gmin)=μ_fτ_pε_(min)算出最佳i层厚度X_e,发现当i层的费米能E_f向E_i靠近和gmin下降时,引起W和X_c显著增大     

覆雪对110kV复合绝缘子电场分布规律的影响

自然降雪积覆在绝缘子表面对输电线路外绝缘构成了严重威胁.研究覆雪对输电线路绝缘子沿面电场分布的影响,对于揭示覆雪绝缘子电场分布规律及其影响因素、减轻覆雪对外绝缘的危害具有重要的工程价值.对复合绝缘子FXBW-110/70建立了覆雪绝缘子的二维非对称有限元模型,研究了覆雪厚度、雪层相对介电常数、空气间隙位置和长度对绝缘子...     

全耗尽围栅金属氧化物半导体场效应管二维模型

针对深亚微米围栅金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的短沟道效应随沟道长度减小而愈加明显,以及移动电荷在器件强反型区对表面势影响显著的问题,提出了一种全耗尽围栅MOSFET二维模型.同时考虑耗尽电荷和自由电荷的影响,结合沟道与氧化层界面处的边界条件,求解一维泊松方程,得到一维电势分布模型,然后结合器件源漏处的边界条件求解拉普拉斯方程,最终得到全耗尽围栅MOSFET精确的二维表面势模型,并在此基础上得到了阈值电压、亚阈值斜率等电学参数的解析模型.利用Sentaurus软件对解析模型进行了验证,结果表明:该模型克服了本征模型在重掺杂情况下失效和仅考虑耗尽电荷的模型在强反型区失效的缺点,在不同沟道掺杂情况下从亚阈值区到强反型区都适用;与原有模型相比,该阈值电压模型的误差减小了45.5%.     

110V体硅LDMOS器件研究

利用SILVACO TCAD工艺仿真和器件仿真软件研究了110V体硅LDMOS器件的几个重要参数对器件耐压特性的影响,研究结果表明,漂移区剂量存在一个最优值,过大将导致漂移区难以耗尽而使得沟道与漂移区边界发生击穿,而过小则导致漂移区迅速耗尽而在漏端表面发生击穿;衬底浓度低对提高开态击穿电压有一定效果,但低浓度衬底难以在CMOS工艺中使用;场氧与P阱和漂移区的PN结界面距离在零或者略大于零时器件耐压性有最优值;栅极板长度存在最优值,栅极板过长或过短都将使得器件的击穿电压有所降低。     

外电场对自然对流条件下霜层生长影响的实验研究

研究了自然对流条件下直流电场对竖直表面上霜层的厚度和结霜质量的影响.拍摄了有、无电场的情况下霜层生长的照片，发现外加电场可以控制霜层的厚度.另外，还分别研究了在电场条件下冷壁温度和环境温度对霜层厚度和结霜质量的影响.实验结果表明： 在电场条件下，冷壁温度能够影响霜层的厚度，但对霜层质量影响较小；环境温度能够明显地影响霜层的质量，但对霜层的厚度影响较小.