表面Ge沟道pMOSFET阈值电压模型

基于MOS器件的短沟道效应和漏致势垒降低效应理论,通过求解泊松方程,建立了表面Ge沟道pMOSFET的阈值电压模型.基于该模型对表面Ge沟道MOSFET器件的沟道长度、栅氧化层厚度、衬底掺杂浓度、SiGe虚拟衬底中的Ge含量等结构参数以及漏源电压对阈值电压的影响进行了模型模拟分析.模拟结果表明,当沟道长度小于200nm时,短沟道效应和漏致势垒降低效应对阈值电压影响较大,而当沟道长度超过500nm时,短沟道效应和漏致势垒降低效应对阈值电压的影响可以忽略.模型计算结果与实验结果吻合较好.     

隧穿电流影响下的小尺寸电路设计

对于具有超薄的氧化层的小尺寸MOSFET器件,静态栅隧穿漏电流的存在严重地影响了器件的正常工作,基于新型应变硅材料所构成的MOSFET器件也存在同样的问题。为了说明漏电流对新型器件性能的影响,利用双重积分方法提出了小尺寸应变硅MOSFET栅隧穿电流理论预测模型,并在此基础上,基于BSIM4模型使用HSPICE仿真工具进行了仔细的研究,定量分析了在不同栅压、栅氧化层厚度下,MOSFET器件、CMOS电路的性能。仿真结果能很好地与理论分析相符合,这些理论和实验数据将有助于以后的集成电路设计。     

槽栅PMOSFET沟道杂质浓度对其特性影响

利用二维器件仿真软件MEDICI,基于动力学能量输运模型对沟道掺杂浓度不同的深亚微米槽栅PMOSFET的特性进行了研究,并与相应平面器件的特性进行了对比,研究发现,随着沟道掺杂浓度的提高,与平面器件相同,槽栅器件的阈值电压提高,漏极驱动能力降低,抗热载流子效应增强;但与平面器件相比,槽栅器件的阈值电压受沟道杂质浓度影响较小,漏极驱动能力随沟道杂质浓度提高的退化则较平面器件严重,抗热载流子能力的增强较平面器件大得多,因此在基本不影响其化特性的条件下,可以通过降低沟道杂质浓度来提高槽栅器件的漏极驱动能力。     

局部双轴应变SiGe材料的生长与表征

利用分子束外延（MBE）对双轴应变SiGe局部区域外延生长和表征进行了研究.图形窗口边界采用多晶Si侧墙,多层SiGe薄膜分段温度生长.采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线双晶衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和位错密度测试等多种实验技术,结果表明：薄膜表面窗口内双轴应变SiGe薄膜厚度和Ge组分得到精确控制,垂直应变度达到1.175%,其表面粗糙度为0.45 nm,SiGe位错密度为1.2×103 cm-2.由于采用多晶Si侧墙,外延材料表面没有发现窗口边缘处明显位错堆积.实验证实,采用该技术生长的局部双轴应变SiGe薄膜质量良好,基本满足SiGe BiCMOS器件制备要求.     

按比例缩小器件栅隧穿电流分析模型

为了揭示半导体器件的栅隧穿电流与氧化层厚度之间的关系和MOS器件的静态特性,提出了一个栅隧穿电流与氧化层厚度关系的理论计算模型.采用SiO₂作为绝缘层介质并将晶体管尺寸按比例缩小,对于具有超薄氧化层的MOS器件,使用双重积分的方法构造计算模型,利用HSPICE对MOS器件的特性进行了详细研究,定量分析了MOS器件的工作情况,预测了在栅隧穿电流的影响下按比例缩小晶体管的特性变化趋势.利用BSIM4模型进行仿真的结果与所提出的理论模型相符合,为将来的电路设计提供了理论和实验依据.     

小尺寸器件栅隧穿电流预测模型

针对具有超薄氧化层的MOS器件,使用积分方法,提出了一个新的栅隧穿电流与氧化层厚度关系的理论预测模型,在此基础上使用HSPICE对MOS器件的特性进行了详细的研究,并定量分析了器件的工作情况,预测了在栅隧穿电流的影响下小尺寸器件的特性变化趋势.使用BSIM 4模型进行仿真的结果与所提出的理论模型相符合.     

SiGe CMOS结构与模拟分析

提出了一种新的SiGe CMOS结构,应用MEDICI软件对该结构CMOS器件的主要电学参数与其几何结构和物理结构参数的关系进行了模拟分析．根据模拟结果,讨论分析了应变SiGe层、弛豫SiGe层中Ge组分及Si“帽”层厚度等结构参数对SiGe CMOS电学性能的影响,给出了该结构的几何结构和物理结构参数．同时模拟了SiGe CMOS倒相器的传输特性．     

SiGe HBT双端口网络参数模型和模拟

针对等效电路模型中应用频率范围窄、精度低以及在高频器件分析过程中与网络分析法的兼容性差等问题,由交流I-V方程出发,推导得到使用散射参数描述的锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)的双端口网络参数模型．着重分析了Si／SiGe异质结和基区结构对器件交流性能的作用,并尽量避免省略物理量和对频率上限的限制．与等效电路模型相比,模型的频域精度由半定量提高至优于5％,并将适用频率由特定范围扩展至只计入本征参数时的特征频率fT,涵盖全部SiGe HBT的小信号工作频段,为器件的设计、优化和应用提供了一种宽频带和高精度的定量模拟方法．     

SiGe HBT直流特性模型研究

在求解漂移扩散方程的基础上,建立了全面系统的SiGe HBT直流特性模型及物理意义清晰的各电流解析表达式．所建立的SiGe HBT直流特性的各电流模型均适应大注入及小注入情况．模拟分析了基区掺杂浓度及Ge组分对电流密度的影响,模拟结果表明,基区掺杂浓度的增加减小了集电极电流、增大了中性基区复合电流,从而降低了电流增益;而Ge组分越高,集电极电流密度就越大,从而提高了SiGe HBT的电流增益．模拟了基区发射结侧Ge组分及发射区掺杂浓度对基区空穴反注入电流密度的影响,结果表明,提高Ge组分能明显减小空穴反注入电流,获得更高的电流增益．     

新器件结构SGOI低场迁移率模型及数值分析

为了减小绝缘层上硅锗(SGOI)自加热和短沟道效应,提出新型的双台阶式埋氧SGOI n型金属氧化物半导体场效应晶体管(nMOSFET).在该器件结构中,采用双台阶式埋氧结构来减小自加热效应,引入接地层(GP)用于减小漏致势垒降低(DIBL).建立应变硅器件的低场迁移率模型并嵌入到器件模拟器Sentaurus Device中.在不同的沟道应变情况下,分析自加热效应随埋氧层的厚度以及短沟道效应随栅长的变化关系.模拟结果表明,相对于Ge组分为0的情况下,Ge组分为0.4的SGOI器件的输出电流提升了至少50%.随着沟道下方埋氧厚度从100nm减小到10nm,自加热温度减小超过60℃;当引入接地层后,DIBL效应减小超过25%,泄漏电流在很大程度上得到抑制.     

具有高电流增益-击穿电压优值的新型应变Si/SiGe HBT

为了改善器件的高压大电流处理能力,利用SILVACOTCAD建立了应变Si/SiGe HBT模型,分析了虚拟衬底设计对电流增益的影响.虚拟衬底可在保持基区-集电区界面应力不变的情况下实现基区Ge组分的高掺杂,进而增大电流增益.但器件的击穿电压仍然较低,不利于输出功率的提高和系统信噪比的改善.考虑到集电区设计对电流增益影响不大但与器件击穿电压密切相关,在采用虚拟衬底结构的同时,对器件的集电区进行选择性注入设计.该设计可在集电区引入横向电场,进而提高击穿电压.结果表明:与传统的SiGe HBT相比,新器件的电流增益和击穿电压均得到显著改善,其优值β·V_(CEO)。改善高达14.2倍,有效拓展了微波功率SiGe HBT的高压大电流工作范围.     

Analysis and simulation of lateral PIN photodiode gated by transparent electrode fabricated on fully-depleted SOI film

A novel device,lateral PIN photodiode gated by transparent electrode (LPIN PD-GTE) fabricated on fully-depleted SOI film was proposed.ITO film was adopted in the device as gate electrode to reduce the light absorption.Thin Si film was fully depleted under gate voltage to achieve low dark current and high photo-to-dark current ratio.The model of gate voltage was obtained and the numerical simulations were presented by ATLAS.Current?voltage characteristics of LPIN PD-GTE obtained in dark (dark current) and un...     

新型结构的HEMT优化设计

该文通过对HEMT物理模型的分析及对之前所设计的HEMT结构的总结,利用TCAD进行仿真,分析了器件中2DEG电子浓度和电子迁移率以及栅漏电流随In含量的变化规律。提出了一种新型结构Al0.3Ga0.7N/AlN/GaN/In0.1Ga0.9N/GaN HEMT,并对栅长0.25μm和栅宽100μm的器件进行了优化设计,器件的栅压为1V时,阈值电压-5.3V,最大漏电流为2 220mA/mm,获得最大跨导为440mS/mm,且在-3.5～-0.5V范围内跨导变化量很小,说明优化后的器件具有良好的线性度。     

衬底掺杂浓度对深亚微米槽栅PMOSFET特性影响

基于流体动力学能量输运模型，利用二维器件仿真软件MEDICI，对衬底掺杂浓度不同的深亚微米槽栅PMOSFET特性进行了研究，并与相应平面器件的特性进行了对比。研究发现，随着衬底掺杂浓度的提高， 与平面器件相同，槽栅器件的阈值电压提高，漏极驱动能力降低，抗热载流子能力急剧退化；但与平面器件相比，槽栅器件的阈值电压受衬底杂质浓度影响较小；漏极驱动能力及抗热载流子性能随衬底杂质浓度提高的退化则较平面器件小得多。     

总剂量辐照加固的功率VDMOS器件

采用先形成P-body区再生长栅氧化层的新工艺流程和薄栅氧化层配合Si3N4-SiO2钝化层加固工艺,研制出一种抗总剂量辐照加固功率VDMOS器件。给出了该器件的常态参数和总剂量辐照的实验数据,通过和二维数值仿真比较,表明实验数据和仿真数据能较好吻合。对研制的功率VDMOS器件在X射线模拟源辐照总剂量972×103 rad (Si)下,阈值电压仅漂移-1 V。结果证明,工艺改善了功率VDMOS器件的抗总剂量辐照能力。     

n沟6H-SiC MOSFET直流特性和小信号参数解析模型

基于对一维泊松方程的解析求解以及对表面势的迭代计算，建立了适于模拟n沟6H-SiC MOSFET直流I-V特性以及小信号参数的解析模型．模型采用薄层电荷近似，考虑了6H-SiC中杂质不完全离化的特点以及界面态电荷对器件特性的影响，可用于所有的器件工作区．当着偏压为0．05V、栅压为1．9V时，模拟得到的最大跨导值为54μS．模拟结果与实验数据有很好的一致性．该模型具有物理概念清晰且计算准确的优点，非常适于SiC器件以及电路研究使用．     

Studying the operation characteristics and structure of vertical channel copper-phthalocyanine organic semiconductor transistor

The creation of Au/CuPe/Al/CuPc/strueture is a perpendicular type electricity found in the channel of organic static induction transistor. In the following we analyze transistor operation characteristics and machine structural relation. The results express that the transistor drives the voltage low and has no-saturation currentvoltage characteristics. Its operation characteristics are dependant on gate bias voltage and the construction of the aluminum eleetrode. The vertical ehannel of organic static induction transistor （OSIT） , with structure of Au/CuPc/Al/CuPc/ Cu, has been determined. According to the test results, the relation of its operation characteristics aud device structure was analyzed. The results show that this transistor has a low driving voltage and unsaturation Ⅰ-Ⅴ characteristies. Its operation characteristics are dependant on gate bias voltage and the structure of the aluminum electrode.