N-LDMOSFET的掺杂分布与热载流子效应

文章从MOSFET热载流子效应角度研究了N-LDMOSFET在不同的区域掺杂浓度条件下器件的最坏热载流子应力条件;在确定的器件工作条件下结合器件仿真结果,分析了在不同掺杂浓度下器件电特性退化的趋势;详细分析了导致器件退化趋势不同的原因,重点讨论了沟道掺杂和漂移区掺杂与器件热载流子效应关系,提出了N-LDNMOS中区域掺杂的优化策略。     

VLSI中热载流子效应失效的事前评估和器件模拟

ＶＬＳＩ的各种失效现象导致器件可靠性的下降,为作好ＶＬＳＩ可靠性研究的事前评估工作,针对导致ＶＬＳＩ失效机理中热载流子效应作用物理模型的计算和器件模拟。介绍热载流子效应的两个模型的数学处理思想;使用集成电路器件模拟软件ＡＴＬＡＳ模拟了该效应。     

N2O氮化n—MOSFET‘s低温可靠性研究

通过与热氧化ｎ－ＭＯＳＦＥＴ’ｓ比较,调查了Ｎ２Ｏ氮化（Ｎ２ＯＮ）ｎ＝－ＭＯＳＦＥＴ‘ｓ在最大衬底电流ＩＢｍａｘ和最大栅电流ＩＧｍａｘ应力下的低温热载流子效应,结果表明,Ｎ２ＯＮ器件在低温就在室温一样呈现出大大抑制的热载流子应力感应退化的特性;低温下产生的浅能级陷阱增强了器件的退化,Ｎ２Ｏ的氮化也大大减少了浅能级陷阱的产生。     

N_2O氮化n-MOSFET's低温可靠性研究

通过与热氧化ｎ－ＭＯＳＦＥＴ’ｓ 比较,调查了Ｎ２ Ｏ氮化 （Ｎ２ＯＮ） ｎ－ＭＯＳＦＥＴ’ｓ 在最大衬底电流ＩＢ ｍ ａｘ和最大栅电流ＩＧ ｍ ａｘ 应力下的低温热载流子效应．结果表明,Ｎ２ＯＮ 器件在低温就像在室温一样呈现出大大抑制的热载流子应力感应退化的特性;低温下产生的浅能级陷阱增强了器件的退化,Ｎ２ Ｏ 的氮化也大大减少了浅能级陷阱的产生．     

MOSFET器件热载流子效应SPICE模型

为了预测MOSFET器件在热载流子效应影响下的退化情况,建立了一套描述MOSFET器件热载流子效应的可靠性SPICE模型.首先,改进了BSIM3v3模型中的衬底电流模型,将拟合的精确度提高到95%以上.然后,以Hu模型为主要理论依据,结合BSIM3v3模型中各参数的物理意义及其受热载流子效应影响的物理机理,建立了器件各电学参数在直流应力下的退化模型.最后,依据准静态方法将该模型应用于热载流子交流退化模型中.实验数据显示,直流和交流退化模型的仿真结果与实测结果的均方根误差分别为3.8%和4.5%.该模型能准确反映MOSFET器件应力下电学参数的退化情况,且为包含MOSFET器件的电路的性能退化研究提供了模拟依据.     

低温双极晶体管的低温1／f噪声

对自行研制的低温晶体管于液氮温度下进行了低频噪声测量，结果表明：与室温相比１／ｆ噪声显著增大，根据１／ｆ噪声理论，并参照器件室温和低温下ＩＢ－ＶＢＥ曲线的不同，认为在低温下ＥＢ结正向压降增大和载流子的冻折效应是使该器件１／ｆ噪声等效输入电流功率谱密度变大的主要原因。     

热载流子效应对n-MOSFETs可靠性的影响

研究热载流子效应对不同的沟道长度n-MOSFETs退化特性的影响．结果表明，随着器件沟道长度的减小，其跨导退化明显加快，当沟道长度小于1μm时退化加快更显著．这些结果可以用热载流子注入后界面态密度增加来解释．     

低温下低掺杂硅PN结正向压降反常特性及其分析

本文报道了低掺杂硅PN结正向低温特性的测量结果。低温下,PN结正偏电压(V_F/出现异常现象,即正向偏压与温度T之间的关系是非单调的,随着温度降低,VF会出现一个极大值,接着出现一个极小值,然后随温度下降VF很快增加。本文利用低温下器件中存在的热载流子效应对这种异常现象进行了解释。     

动态应力下功率n-LDMOS器件热载流子退化恢复效应

针对功率n-LDMOS器件在动态应力条件下的热载流子退化恢复效应进行了实验和理论研究.电荷泵实验测试和器件专用计算机辅助软件的仿真分析结果表明,在施加不同的动态应力条件下,功率n-LDMOS器件存在2种主要的热载流子退化机理,即鸟嘴区域的热空穴注入和沟道区域的界面态产生,均有明显的退化恢复效应.对功率n-LDMOS器件施加2个连续3 600 s的不同应力,观察每个阶段结束时刻的CP电流曲线,发现该器件在应力变换期间确实发生了热空穴的退陷阱效应.然后,对功率n-LDMOS器件施加3个连续3 600 s的不同应力,观察每个阶段结束时刻的CP电流曲线,发现器件处于关断阶段时,已产生的界面态存在一定程度的复合.     

GaN基p-i-n型紫外探测器光生载流子屏蔽效应模型

通过求解光生载流子连续性方程,得出GaN基p-i-n型紫外探测器耗尽层中的光生载流子密度分布.根据泊松方程计算了光生载流子屏蔽电场,并通过数值计算方法将光生载流子屏蔽电场引入器件模型,建立了光生载流子屏蔽效应模型.在此基础上,讨论了光生载流子屏蔽效应对p-i-n型探测器耗尽区光生载流子密度分布的影响,并分析了外加偏压、入射光功率以及载流子寿命对光生载流子屏蔽效应模型的影响.结果表明光生载流子屏蔽效应对器件性能的影响是非单调的,且通过调节外置偏压可以得到最大载流子漂移速度和最小器件响应时间.     

MOS器件的热载流子效应

热载流子效应产生的原因，首先是在沟道强电场中形成迁移率偏低的热载流子，然后由于碰撞电离而使热载流子大量增加。热电子和热空穴能够越过界面势垒向栅氧化层发射。进入栅氧化层的热载流子，或者穿透氧化层，或者造成随时间而增加的界面态，或者造成载流子陷阱。热电子或热空穴也可以受结电场的作用而进入衬底。抑制热载流子效应的方向，一是在沟道两侧制作轻掺杂区，以降低沟道电场强度；二是对栅氧化层进行氮化处理和提高氧化温度，以改善氧化层的质量，增强抗热载流子效应的能力。     

二次击穿效应

论述了半导体器件工作在二次击穿区域内的特性，研究和总结了可见效应及电效应，这些效应与器件结构及各种工作条件下的电场及载流子分布有关，证明在具有中等和高电阻率的厚集电极情况下，可见损坏面积大，而电变化及损坏较之薄集电极外延层的情况小．     

功率LIGBT热载流子退化机理及环境温度影响

研究了横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)的热载流子退化机理及环境温度对其热载流子退化的影响.结果表明,器件的主导退化机制是鸟嘴处大量界面态的产生,从而导致饱和区阳极电流Iasat和线性区阳极电流Ialin存在较大的退化的主要原因,同时,由于Ialin的分布比Iasat的分布更靠近器件表面,故Ialin的退化比Iasat的退化更严重;而器件沟道区的碰撞电离和热载流子损伤很小,使得阈值电压Vth在应力前后没有明显的退化.在此基础上,进一步研究了环境温度对LIGBT器件的热载流子退化的影响.结果表明,LIGBT呈现正温度系数,且高温下LIGBT的阈值电压会降低,使得相同应力下其电流增大,导致器件碰撞电离的增大,增强了器件的热载流子损伤.     

MOSFET的热载流子效应及其寿命的评估方法

首先简单地讨论热载流子效应的背景及其物理机制.然后,提出了一种常用的用来推算金属氧化物场效应晶体管的热载流子效应的寿命的模型,Hu模型.在这些研究的基础上,才能更好地研究来削弱MOSFET的热载流子效应及提高MOSFET的热载流子效应的寿命的方法.     

pMOSFET的NBTI退化机理及内在影响因素

研究了P型MOSFET的NBTI效应退化机理,以及栅氧化层电场和沟道载流子浓度对NBTI效应的影响.首先,通过电荷泵实验对NBTI应力带来的p M OSFET的界面损伤进行了测试,并利用TCAD仿真软件对测试结果进行分析,结果表明该器件的NBTI退化主要由其沟道区的界面态产生引起,而电荷注入的影响相对可以忽略.然后,通过施加衬底偏置电压的方法实现了增加器件栅氧化层电场但保持沟道载流子浓度不变的效果,进而研究了栅氧化层电场和沟道载流子浓度2个内在因素分别对NBTI退化的影响.最后,通过对比不同栅极电压和不同衬底偏置电压条件下器件的2个内在影响因素变化与NBTI退化的关系,证明了p MOSFET的NBTI效应主要由器件的栅氧化层电场决定,沟道载流子浓度对器件NBTI效应的影响可以忽略.     

SOI高压器件热载流子退化研究

提出一种可以表征STI型LDMOS器件各个区域界面陷阱密度分布的测试方法——MR-DCIV,利用该方法得到包括LDMOS器件的沟道区、积累区和漂移区在内的LDMOS器件界面陷阱密度在多种热载流子应力条件下的产生退化规律。针对界面陷阱的位置对LDMOS器件电学特性的影响进行分析,结果显示,在最大衬底电流应力模式下,产生的导通电阻退化最为严重,从而揭示不同于传统MOSFET器件导致LDMOS器件热载流子退化的机理。     

DCJTB掺杂浓度对有机电致白光器件性能的影响

通过改变红色荧光材料DCJTB的掺杂浓度设计了四个不同结构的器件,当DCJTB的掺杂浓度为0.8%时,平衡了器件中电子和空穴的传输能力,使载流子复合形成激子的几率增加,即使载流子的传输能力最优,又有效地抑制了器件的荧光淬灭效应,提高了器件的性能,器件的最大亮度为8 898 cd/cm2,最大效率为1.7 cd/A。     

低温CMOS－器件物理和互连特性

本文概述低温ＣＭＯＳ的器件物理及其中的互连特性。详细分析了ＭＯＳ结构中载流的冻析效应，低温迁移率和漂移速度，并讨论了ＭＯＳ器件的低温阈值特性。对低温下多晶硅和ＴｉＳｉ２等互连以及金一半欧姆接触特性，也作了扼要讨论。本文的结果和结论对于优化低温ＣＭＯＳ结构和器件参数具有一定的参考价值。     

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。     

用于计算机辅助设计的晶闸管模型

本文讨论了用于功率电子电路的晶闸管模型的建立方法。给出了一个适用于计算机辅助设计的非线性集中参数的晶闸管等效电路模型。 模型的建立是基于对器件内部载流子运动的物理过程进行模拟,分析了器件的少数载流子注入;空间电荷区内部载流子的产生与复合;雪崩倍增效应;基区宽度调制效应及电荷存贮效应。将反映这些物理过程的数学公式用非线性电路元件表示,组成了由非线性电阻、电容及受控电流源所构成的晶闸管模型。 利用这个模型可以分析晶闸管开关过程的动态非线性特性。