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具有poly-Si_(1-x)Ge_x栅的应变SiGe p型金属氧化物半导体场效应晶体管阈值电压漂移模型研究

物理学报 2014年第23期63卷 284-289页

作者：刘翔宇胡辉勇张鹤鸣宣荣喜宋建军舒斌王斌王萌西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

针对具有poly-Si1-x Ge x栅的应变Si Ge p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET),研究了其垂直电势与电场分布,建立了考虑栅耗尽的poly-Si1-x Ge x栅情况下该器件的等效栅氧化层厚度模型,并利用该模型分析了poly-Si1-x Ge x栅及应变S... 详细信息

针对具有poly-Si1-x Ge x栅的应变Si Ge p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET),研究了其垂直电势与电场分布,建立了考虑栅耗尽的poly-Si1-x Ge x栅情况下该器件的等效栅氧化层厚度模型,并利用该模型分析了poly-Si1-x Ge x栅及应变Si Ge层中Ge组分对等效氧化层厚度的影响.研究了应变Si Ge PMOSFET热载流子产生的机理及其对器件性能的影响,以及引起应变Si Ge PMOSFET阈值电压漂移的机理,并建立了该器件阈值电压漂移模型,揭示了器件阈值电压漂移随电应力施加时间、栅极电压、polySi1-x Ge x栅及应变Si Ge层中Ge组分的变化关系.并在此基础上进行了实验验证,在电应力施加10000 s时,阈值电压漂移0.032 V,与模拟结果基本一致,为应变Si Ge PMOSFET及相关电路的设计与制造提供了重要的理论与实践基础.

关键词：应变Si Ge p型金属氧化物半导体场效应晶体管 poly-Si1-xGex栅热载流子阈值电压

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γ射线总剂量辐照效应对应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管阈值电压与跨导的影响研究

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物理学报 2014年第23期63卷 239-246页

作者：胡辉勇刘翔宇连永昌张鹤鸣宋建军宣荣喜舒斌西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

分析了双轴应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在γ射线辐照下载流子的微观输运过程,揭示了γ射线的作用机理及器件电学特性随辐照总剂量的演化规律,建立了总剂量辐照条件下的双轴应变Si PMOSFET阈值电压与跨导等电学特... 详细信息

分析了双轴应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在γ射线辐照下载流子的微观输运过程,揭示了γ射线的作用机理及器件电学特性随辐照总剂量的演化规律,建立了总剂量辐照条件下的双轴应变Si PMOSFET阈值电压与跨导等电学特性模型,并对其进行了模拟仿真.由仿真结果可知,阈值电压的绝对值会随着辐照总剂量的积累而增加,辐照总剂量较低时阈值电压的变化与总剂量基本呈线性关系,高剂量时趋于饱和;辐照产生的陷阱电荷增加了沟道区载流子之间的碰撞概率,导致了沟道载流子迁移率的退化以及跨导的降低.在此基础上,进行实验验证,测试结果表明实验数据与仿真结果基本相符,为双轴应变Si PMOSFET辐照可靠性的研究和应变集成电路的应用与推广提供了理论依据和实践基础.

关键词：应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管总剂量辐照阈值电压跨导

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n型纳米非对称DG-TFET阈值电压特性研究

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半导体技术 2015年第8期40卷 585-591页

作者：李妤晨沈路张鹤鸣刘树林西安科技大学电气与控制工程学院西安710054 中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051 西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

n型纳米非对称双栅隧穿场效应晶体管(DG-TFET)速度快、功耗低,在高速低功耗领域具有很好的应用前景,但其阈值电压的表征及其模型与常规MOSFET不同。在深入研究n型纳米非对称DG-TFET的阈值特性基础上,通过求解器件不同区域电场、电势的方... 详细信息

n型纳米非对称双栅隧穿场效应晶体管(DG-TFET)速度快、功耗低,在高速低功耗领域具有很好的应用前景,但其阈值电压的表征及其模型与常规MOSFET不同。在深入研究n型纳米非对称DG-TFET的阈值特性基础上,通过求解器件不同区域电场、电势的方法,建立了n型纳米非对称DG-TFET器件阈值电压数值模型,探讨了器件材料物理参数以及漏源电压对阈值电压的影响,通过与Silvaco Atlas的仿真结果比较,验证了模型的正确性。研究表明,n型纳米非对称DG-TFET的阈值电压分别随着栅介质层介电常数的增加、硅层厚度的减薄以及源漏电压的减小而减小,而栅长对其阈值电压的影响有限。该研究对纳米非对称DG-TFET的设计、仿真及制造有一定的参考价值。

关键词：双栅隧穿场效应晶体管(DG-TFET) 带带隧穿亚阈值摆幅阈值电压纳米非对称结构

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SOI SiGe HBT结构设计及频率特性研究

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物理学报 2014年第11期63卷 375-379页

作者：宋建军杨超朱贺张鹤鸣宣荣喜胡辉勇舒斌西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

将SOI技术优势引入SiGe HBT,可满足当前BiCMOS高速低功耗的应用需求.SOI SiGe HBT作为BiCMOS工艺的核心器件,其频率特性决定了电路所能达到的工作速度.为此,本文针对所提出的SOI SiGe HBT器件结构,重点研究了该器件的频率特性,并通过所... 详细信息

将SOI技术优势引入SiGe HBT,可满足当前BiCMOS高速低功耗的应用需求.SOI SiGe HBT作为BiCMOS工艺的核心器件,其频率特性决定了电路所能达到的工作速度.为此,本文针对所提出的SOI SiGe HBT器件结构,重点研究了该器件的频率特性,并通过所建立的集电区电容模型予以分析.规律和结果为:1)SOI SiGe HBT特征频率随集电区掺杂浓度的升高而增加;2)SOI SiGe HBT特征频率与集电极电流IC之间的变化规律与传统SiGe HBT的相一致;3)正常工作状态,SOI SiGe HBT(集电区3×1017cm-3掺杂)最高振荡频率fmax大于140 GHz,且特征频率fT大于60 GHz.与传统SiGe HBT相比,特征频率最大值提高了18.84%.以上规律及结论可为SOI SiGe HBT及BiCMOS的研究设计提供重要依据.

关键词： HBT 设计频率 SOI

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总剂量辐照下沟道长度对部分耗尽绝缘体上硅p型场效应晶体管电特性的影响

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物理学报 2014年第1期63卷 262-267页

作者：刘红侠王志卓青青王倩琼西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

本文通过实验研究了0.8μm PD(Partially Depleted)SOI(Silicon-On-Insulator)p型Metal-oxidesemiconductor-feld-efect-Transistor(MOSFET)经过剂量率为50 rad(Si)/s的60Coγ射线辐照后的总剂量效应,分析了沟道长度对器件辐照效应的影响.研究结果表明:辐照总剂量相同时,短沟道器件的阈值电压负向漂移量比长沟道器件大,最大跨导退化的更加明显.通过亚阈值分离技术分析得到,氧化物陷阱电荷是引起阈值电压漂移的主要因素.与长沟道器件相比,短沟道器件辐照感生的界面陷阱电荷更多.

关键词：总剂量辐照阈值电压漂移跨导退化界面陷阱电荷

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阶梯AlGaN外延新型Al_(0.25)Ga_(0.75)N/GaNHEMTs击穿特性分析

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物理学报 2014年第5期63卷 360-365页

作者：段宝兴杨银堂西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

为了优化AlGaN/GaN HEMTs器件表面电场,提高击穿电压,本文首次提出了一种新型阶梯AlGaN/GaN HEMTs结构.新结构利用AlGaN/GaN异质结形成的2DEG浓度随外延AlGaN层厚度降低而减小的规律,通过减薄靠近栅边缘外延的AlGaN层,使沟道2DEG浓度分... 详细信息

为了优化AlGaN/GaN HEMTs器件表面电场,提高击穿电压,本文首次提出了一种新型阶梯AlGaN/GaN HEMTs结构.新结构利用AlGaN/GaN异质结形成的2DEG浓度随外延AlGaN层厚度降低而减小的规律,通过减薄靠近栅边缘外延的AlGaN层,使沟道2DEG浓度分区,形成栅边缘低浓度2DEG区,低的2DEG使阶梯AlGaN交界出现新的电场峰,新电场峰的出现有效降低了栅边缘的高峰电场,优化了AlGaN/GaN HEMTs器件的表面电场分布,使器件击穿电压从传统结构的446 V,提高到新结构的640 V.为了获得与实际测试结果一致的击穿曲线,本文在GaN缓冲层中设定了一定浓度的受主型缺陷,通过仿真分析验证了国际上外延GaN缓冲层时掺入受主型离子的原因,并通过仿真分析获得了与实际测试结果一致的击穿曲线.

关键词： AlGaN GaN 表面电场击穿电压异质结

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新型缓冲层分区电场调制横向双扩散超结功率器件

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物理学报 2014年第24期63卷 295-300页

作者：段宝兴曹震袁嵩袁小宁杨银堂西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

为了突破传统横向双扩散金属-氧化物-半导体器件(lateral double-diffused MOSFET)击穿电压与比导通电阻的极限关系,本文在缓冲层横向双扩散超结功率器件(super junction LDMOS-SJ LDMOS)结构基础上,提出了具有缓冲层分区新型SJ-LDMOS结... 详细信息

为了突破传统横向双扩散金属-氧化物-半导体器件(lateral double-diffused MOSFET)击穿电压与比导通电阻的极限关系,本文在缓冲层横向双扩散超结功率器件(super junction LDMOS-SJ LDMOS)结构基础上,提出了具有缓冲层分区新型SJ-LDMOS结构.新结构利用电场调制效应将分区缓冲层产生的电场峰引入超结(super junction)表面而优化了SJ-LDMOS的表面电场分布,缓解了横向LDMOS器件由于受纵向电场影响使横向电场分布不均匀、横向单位耐压量低的问题.利用仿真分析软件ISE分析表明,优化条件下,当缓冲层分区为3时,提出的缓冲层分区SJ-LDMOS表面电场最优,击穿电压达到饱和时较一般LDMOS结构提高了50%左右,较缓冲层SJ-LDMOS结构提高了32%左右,横向单位耐压量达到18.48 V/μm.击穿电压为382 V的缓冲层分区SJ-LDMOS,比导通电阻为25.6 mΩ·cm2,突破了一般LDMOS击穿电压为254 V时比导通电阻为71.8 mΩ·cm2的极限关系.

关键词：横向双扩散金属氧化物半导体器件超结击穿电压比导通电阻

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具有N型缓冲层REBULF Super Junction LDMOS

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物理学报 2014年第22期63卷 283-288页

作者：段宝兴曹震袁小宁杨银堂西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

针对功率集成电路对低损耗LDMOS(lateral double-diffused MOSFET)类器件的要求,在N型缓冲层super junction LDMOS(buffered SJ-LDMOS)结构基础上,提出了一种具有N型缓冲层的REBULF(reduced BULk field)super junction LDMOS结构.这种结构不但消除了N沟道SJ-LDMOS由于P型衬底带来的衬底辅助耗尽效应问题,使super junction的N区和P区电荷完全补偿,而且同时利用REBULF的部分N型缓冲层电场调制效应,在表面电场分布中引入新的电场峰而使横向表面电场分布均匀,提高了器件的击穿电压.通过优化部分N型埋层的位置和参数,利用仿真软件ISE分析表明,新型REBULF SJ-LDMOS的击穿电压较一般LDMOS提高了49%左右,较文献提出的buffered SJ-LDMOS结构提高了30%左右.

关键词：击穿电压表面电场

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半导体器件贮存可靠性快速评价方法

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微电子学 2015年第3期45卷 387-390页

作者：罗俊代天君刘华辉杨勇张振宇杨少华西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071 中国电子科技集团公司第二十四研究所重庆400060 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室广州510610

为解决复杂环境下半导体器件的贮存可靠性评估问题,结合半导体器件的贮存失效机理及其寿命-应力模型,提出了基于多贮存应力加速寿命试验的半导体器件贮存可靠性评估方法。在此基础上,以某款中频对数放大电路为研究对象,通过对加速寿命... 详细信息

为解决复杂环境下半导体器件的贮存可靠性评估问题,结合半导体器件的贮存失效机理及其寿命-应力模型,提出了基于多贮存应力加速寿命试验的半导体器件贮存可靠性评估方法。在此基础上,以某款中频对数放大电路为研究对象,通过对加速寿命试验结果的分析,获得了电路在规定贮存时间下的可靠度。

关键词：半导体器件加速寿命试验多贮存应力贮存可靠性

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定点小数乘法器的低功耗算法与实现技术

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第1期45卷 132-141页

作者：袁博刘红侠西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件国家重点实验室陕西西安710071

针对集成电路前端设计中的定点小数乘法器,提出一种既能够优化其内部加法器数量又能优化各级加法结果位宽的低功耗算法,而且在算法的实现技术上,解决目前低功耗设计中算法自身逻辑单元引入被优化系统从而降低系统优化效果的问题。在介... 详细信息

针对集成电路前端设计中的定点小数乘法器,提出一种既能够优化其内部加法器数量又能优化各级加法结果位宽的低功耗算法,而且在算法的实现技术上,解决目前低功耗设计中算法自身逻辑单元引入被优化系统从而降低系统优化效果的问题。在介绍该算法的理论基础和实现细节后,为了取得更加客观、更具有统计特性的低功耗优化效果,以该算法对某含有大量不同类型小数乘法器的射频模块进行优化。优化后FPGA测试结果显示逻辑占用率降低了39.3%,寄存器总数降低了45.0%,内存占用率降低了36.9%。该算法是一种高效的低功耗算法,并且解决了一般算法实现技术的缺陷与不足,其适用于对含有大量小数乘法运算的系统进行低功耗优化,例如数字信号处理和数字滤波器等。

关键词：定点小数乘法加法器数量位宽缺省逻辑单元功耗面积

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