检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：周志翔东南大学

学位级别：硕士

绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管（Silicon On Insulator-Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor,SOI-LIGBT）具有击穿电压高、电流能力强以及易于驱动等优点,是单片智能功率芯片的核心功率器件。传统SOI-LIGBT器件的栅极仅能控... 详细信息

绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管（Silicon On Insulator-Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor,SOI-LIGBT）具有击穿电压高、电流能力强以及易于驱动等优点,是单片智能功率芯片的核心功率器件。传统SOI-LIGBT器件的栅极仅能控制沟道的开启和关闭,无法满足全面调控载流子路径和分布的需求。因此,研究多个栅极结构的SOI-LIGBT器件结构,加强载流子路径和分布的调控,进而提升器件动态性能,具有重要意义。本文提出了一种多栅极高压SOI-LIGBT器件,其栅极1（G1）位于P型体区表面沟道的上方,栅极2（G2）位于积累层上方,栅极3（G3）从积累层上方延伸至场氧化层上方,栅极4（G4）连接器件边缘隔离沟槽中的多晶硅。G1用于控制器件的开启和关断,G2负责提升di/dt可控性和关断速度,G3负责改善短路性能,G4负责提升抗闩锁能力。器件开启时,G1和G2经过不同的电阻与外部栅极控制信号相连,G3和G4接零电位,预先开启的G2可以屏蔽空穴积累导致的电压过冲,从而提高di/dt可控性。器件关断时,接负电位的G2能够提供空穴的抽取路径,达到提高关断速度的目的。当G3接零电位时,场氧鸟嘴附近的电子聚集和局部温升能够得到缓解,有效避免了短路导致的热失效。当G4接零电位时,流过P型体区的横向空穴电流减少,抑制了寄生三极管的开启并提高抗闩锁能力。上述设计方案通过对多个栅极输入信号的控制,实现了一种动态特性优异的多栅极高压SOI-LIGBT器件。仿真结果显示,本文提出的多栅极高压SOI-LIGBT器件的静态击穿电压为580V,与传统结构相比,导通压降由2.8V降低至2.42V。开启阶段电流密度峰值从217.3 A/cm2降低至160.32A/cm2,下降了26.32%。关断时间从170ns缩短到140ns,降低了18%。在母线电压为450V的条件下,短路承受时间从10.52μs增加至14.23μs,提升了35.27%。器件开态时,闩锁电压由346V增加至580V,抗闩锁能力得到了明显提升。

关键词：绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管抗闩锁能力短路特性关断特性 di/dt可控性

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高功率密度SOI-LIGBT的空间辐照效应研究与加固设计

高功率密度SOI-LIGBT的空间辐照效应研究与加固设计

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作者：杨静东南大学

学位级别：硕士

绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管(SOI-LIGBT)是单片智能功率芯片中的最核心元件,采用SOI衬底可以有效提升器件的抗空间辐照能力,受到了学术界及产业界的高度关注。为了提高SOI-LIGBT器件在辐射环境中的稳定性与可靠性,研究SOI-LIGBT... 详细信息

绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管(SOI-LIGBT)是单片智能功率芯片中的最核心元件,采用SOI衬底可以有效提升器件的抗空间辐照能力,受到了学术界及产业界的高度关注。为了提高SOI-LIGBT器件在辐射环境中的稳定性与可靠性,研究SOI-LIGBT器件的空间辐照效应具有重要意义。本文通过仿真与实验,揭示了SOI-LIGBT抗总剂量辐照和抗单粒子辐照的损伤机理,并通过改进器件结构,优化了器件的抗辐照可靠性与高功率密度之间的折中关系,研制具有高功率密度的抗辐照SOI-LIGBT器件。本文首先通过TCAD仿真研究了SOI-LIGBT器件的单粒子辐照效应,分析了不同辐照条件对器件电学性能的影响以及其在单粒子辐照下的失效机理。研究发现栅极下方沟道区域是器件在单粒子辐照下的敏感区域,且单粒子瞬态电流的脉冲峰值与宽度会随着线性能量传输与集电极电压的增大而增大。由于寄生双极性晶体管的存在,单粒子辐照导致器件闩锁而失效。针对单粒子失效机理,通过减薄顶层硅厚度和改变P型体区结深对器件进行加固设计,最终仿真设计出的SOI-LIGBT器件具有200V(@37Me V?cm/mg)的抗单粒子辐照安全工作电压,达到设计指标要求。进一步,本文还结合实验与仿真对600V SOI-LIGBT抗总剂量辐照特性进行了详细研究,揭示了总剂量辐照对器件电学特性及载流子输运的影响。研究发现,在总剂量辐照下,栅氧中积累正电荷,使器件阈值负漂,相同栅压下输出电流随辐照剂量的增长呈上升趋势。同时,在总剂量辐照过程中施加正栅压会加剧阈值电压的退化。在相同过驱动电压下,V较小时,集电极电流随着辐照总剂量的增大而增大;V较大时,集电极电流随着辐照总剂量的增大而减少。通过优化栅氧生长工艺可以有效抑制总剂量辐照过程中阈值电压的退化。

关键词：绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管单粒子辐照总剂量辐照抗辐照加固

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机械应变下功率集成器件的电学特性研究

机械应变下功率集成器件的电学特性研究

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作者：王耀辉东南大学

学位级别：硕士

应变硅技术可以提升载流子的迁移率,是提高半导体器件性能的关键技术之一。自1990年代首次实现应变硅MOSFET以来,应变硅技术已被认为是现代CMOS技术中不可或缺的元素,但是应变硅技术在功率器件中的发展较为缓慢。功率集成器件中典型代表... 详细信息

应变硅技术可以提升载流子的迁移率,是提高半导体器件性能的关键技术之一。自1990年代首次实现应变硅MOSFET以来,应变硅技术已被认为是现代CMOS技术中不可或缺的元素,但是应变硅技术在功率器件中的发展较为缓慢。功率集成器件中典型代表（LDMOS、LIGBT）具有反型沟道区和漂移区作为传导路径,而反型沟道和漂移区中的应变效应完全不同,从而使得功率器件中的应变效应更加复杂。从实际应用的角度看,功率集成器件由Bipolar-CMOS-DMOS（BCD）工艺制造,可以兼容应变硅工艺。因此,为了将应变硅技术引入功率集成器件,研究机械应变下LDMOS和LIGBT的电学性能是非常重要的。本文通过弯曲硅片的方法在器件中引入应变,从而避免了工艺和结构变化带来的影响。本文相对于其他文章中单一的应变形式,全方面研究了在六种形式的机械应变下LDMOS的电学性能变化,研究发现NLDMOS在160MPa平行、垂直和双轴张应变的作用下,电流能力分别提升5.3%、4.3%和10.4%;PLDMOS在-160MPa平行压应变和160MPa垂直张应变的作用下,电流能力分别提升4%和5.8%,而双轴应变对PLDMOS的作用很小。研究表明机械应变可以在不降低LDMOS击穿电压(VBD)的情况下增加漏极电流（Id）,改善导通电阻和击穿电压的折中关系。同时,研究发现应变的作用效果与器件的尺寸相关,应变对栅极长度较长的器件作用效果更为显著。本文还提取了平行应变下NLDMOS和PLDMOS的压阻系数,分别为-31.4×10-11pa-1和55.2×10-11pa-1。本文全面研究了六种形式的机械应变对SOI-LIGBT静态特性和关断特性的影响。结果表明在不改变击穿电压和阈值电压的情况下,200MPa的平行张应变和双轴张应变能较大幅度提高集电极电流（IC）,且在线性区会有一个变化高达22%和20%的电流峰值,而200MPa的垂直张应变则会缓慢地提高IC,在电流变化量达到4%之后会逐渐饱和。研究还表明平行和双轴张应变会显著提高器件内空穴密度和电子的迁移率,电子迁移率的提高可以降低导通压降(Von),而空穴密度的提高则会增加关断时间(toff)和关断损耗(Eoff)。垂直张应变下由于空穴密度的轻微降低以及电子和空穴迁移率的提高,可以同时降低Von、toff和Eoff,这一变化将改善导通压降和关断损耗的折中关系。

关键词：横向扩散金属氧化物半导体绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管电学特性应变硅机械应变

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SOI-LIGBT寄生晶体管电流增益的研究

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半导体技术 2010年第1期35卷 54-57页

作者：陈越政钱钦松孙伟锋东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心南京210096

采用二维器件模拟仿真软件Tsuprem4和Medici模拟了SOI-LIGBT的n型缓冲层掺杂剂量、阳极p+阱区长度、漂移区长度以及阳极所加电压对SOI-LIGBT寄生晶体管电流增益β的影响,通过理论分析定性的解释了产生上述现象的原因和机理,并且通过实... 详细信息

采用二维器件模拟仿真软件Tsuprem4和Medici模拟了SOI-LIGBT的n型缓冲层掺杂剂量、阳极p+阱区长度、漂移区长度以及阳极所加电压对SOI-LIGBT寄生晶体管电流增益β的影响,通过理论分析定性的解释了产生上述现象的原因和机理,并且通过实验测试结果进一步验证了分析结论的正确性。其中,n型缓冲层掺杂剂量对电流增益β的影响最为明显,漂移区长度的影响最弱。基本完成了对SOI-LIGBT寄生晶体管电流增益β主要工艺影响因素的定性分析,对于SOI-LIGBT的设计有一定的借鉴意义。

关键词：绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管电流增益β n型缓冲层漂移区长度

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高压SOI-LIGBT特性研究

高压SOI-LIGBT特性研究

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2010’全国半导体器件技术研讨会

作者：孙伟锋陈越政钱钦松东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心

对于绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管(silicon-on-insulator-lateral insulated gatebipolar transistor,SOI-LIGBT)器件,击穿电压与饱和电流特性是其两个重要参数。分析了SOI-LIGBT的击穿电压与SOI层厚度、埋氧层厚度、低压n阱掺杂... 详细信息

对于绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管(silicon-on-insulator-lateral insulated gatebipolar transistor,SOI-LIGBT)器件,击穿电压与饱和电流特性是其两个重要参数。分析了SOI-LIGBT的击穿电压与SOI层厚度、埋氧层厚度、低压n阱掺杂剂量及缓冲层掺杂剂量的关系,并对器件饱和电流大小和击穿电压进行了优化。采用二维器件模拟仿真软件TSUPREM-4和MEDICI模拟仿真优化,在SOI层7μm和埋氧层1.0μm构成的材料上设计得到了击穿电压185 V、开态饱和电流2×10A/μm的SOI-LIGBT器件。

关键词：绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管击穿电压饱和电流缓冲层

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