基于RESURF理论的SOI LDMOS 耐压模型研究

对SOI LDMOS器件的击穿电压进行了研究,建立了适用于该器件的RESURF耐压模型,获得了表面电势和电场分布解析表达式,给出了SOI LDMOS器件漂移区的最优浓度,在此基础上将该模型嵌入半导体工艺模拟以及器件模拟软件(Sentaurus TCAD)中,并对SOI LDMOS器件的表面电场分布、击穿特性和I-V特性...     

多应力结构CMOS器件的模拟研究

使用TCAD仿真工具Sentaurus在45 nm节点工艺下模拟研究了包含多应力结构的应变Si CMOS器件。模拟所得的开关电流比与相同节点工艺下报道的实验结果能很好吻合,验证了所用模型及方法的正确性。用Sentaurus工艺模拟工具得到了器件内部的应力和掺杂分布,并用Sentaurus器件模拟工具分析了各种应力结构对电学特性的影响。结果表明：在nMOS中,SMT和DSL能有效提高器件性能,而STI却会降低器件性能;在pMOS中,SiGe S/D和DSL的存在是性能改善的主要原因,而STI对性能改善的帮助较小。     

SOI铁电负电容晶体管亚阈值特性研究

随着微电子技术进入纳米领域,功耗成为制约技术发展的主要因素,因此,低功耗器件成为半导体器件领域的研究热点。负电容场效应晶体管基于铁电材料的负电容效应可有效地降低器件的亚阈值摆幅,从而降低器件的功耗。该文设计了一种基于绝缘体上硅(SOI)结构的铁电负电容场效应晶体管,利用TCAD Sentaurus仿真工具对负电容晶体管进行仿真研究,得到了亚阈值摆幅为30.931 mV/dec的负电容场效应晶体管的器件结构和参数。最后仿真研究了铁电层厚度、等效栅氧化层厚度对负电容场效应晶体管亚阈值特性的影响。     

功率VDMOSFET核心工艺参数的优化研究

依据垂直双扩散场效应晶体管(VDMOSFET)的结构设计及参数要求,使用新一代Sentaurus系列TCAD工具对分立器件VDMOSFET进行分析。通过此工具可以对VDMOSFET的工艺结构级和半导体器件物理特性级进行可制造性设计及验证。本工作重点分析了能够影响功率VDMOSFET导通电阻、阈值电压等各种因素及其之间的关系,对沟道区、p+区和n+源区掺杂浓度,以及注入后的退火温度和时间等工艺参数进行优化设置。结果表明,通过使用Sentaurus系列TCAD工具对VDMOSFET器件进行模拟与分析所得出的参数能够达到IR公司的IRF140的设计水平。     

基于MEDICI的新型高压SOIP-LDMOS的仿真优化

本文以一个利用Triple RESURF结构实现的新型高压SOI P-LDMOS器件的实例来具体说明如何利用TCAD工具MEDICI对已知的器件结构进行仿真,并根据性能需要优化器件相关参数。     

nBn型InSb红外器件性能仿真

从能带结构方面分析了InSb nBn结构的势垒层,并使用Sentaurus TCAD软件计算并模拟了改进前后的器件IV性能,仿真结果表明,在势垒层靠近吸收层一侧加入渐变层可以有效改进器件性能。之后模拟仿真了势垒层Al组分、厚度对器件性能的影响。最后根据仿真结果选定结构参数进行实际分子束外延生长,并给出初步的器件结果。     

一种抗总剂量辐照的新型PD SOI器件

提出了一种具有叠层埋氧层的新栅型绝缘体上硅(SOI)器件。针对SOI器件的抗总电离剂量(TID)加固方案,对绝缘埋氧层(BOX)采用了叠层埋氧方案,对浅沟槽隔离(STI)层采用了特殊S栅方案。利用Sentaurus TCAD软件,采用Insulator Fixed Charge模型设置固定电荷密度,基于0.18μm CMOS工艺对部分耗尽(PD)SOI NMOS进行了TID效应仿真,建立了条栅、H栅、S栅三种PD SOI NMOS器件的仿真模型。对比三种器件辐照前后的转移特性曲线、阈值电压漂移量、跨导退化量,验证了该器件的抗TID辐照性能。仿真结果表明,有S栅的器件可以抗kink效应,该PD SOI NMOS器件的抗TID辐照剂量能力可达5 kGy。     

基于TCAD的绝缘体上硅器件总剂量效应仿真技术研究

绝缘体上硅（Silicon-on-Insulator,SOI）器件的全介质隔离结构改善了其抗单粒子效应性能,但也使其对总剂量效应更加敏感.为了评估SOI器件的总剂量效应敏感性,本文提出了一种基于TCAD （Technology Computer Aided Design）的总剂量效应仿真技术.通过对SOI器件三维结构进行建模,利用TCAD内置的辐射模型开展瞬态仿真,模拟氧化层中辐射感应电荷的产生、输运和俘获过程,从而分别评估绝缘埋层（Buried Oxide,BOX）和浅沟槽隔离（Shallow Trench Isolation,STI）氧化层中辐射感应陷阱电荷对器件电学性能的影响.基于该仿真技术,本文分别研究了不同偏置、沟道长度、体区掺杂浓度以及STI形貌对SOI MOSFET器件总剂量辐射效应的影响.仿真结果表明高浓度的体区掺杂、较小的STI凹槽深度和更陡峭的STI侧壁将有助于改善SOI器件的抗总剂量效应性能.     

Super-High Breakdown Voltage (>1200V) SOI LDMOS with A Buried P-type Layer and A Thin BOX

为探索在薄埋氧层SOI衬底上实现超高耐压LDMOS的途径,提出了一种具有P埋层（BPL）的薄埋氧层SOI LDMOS结构,耐压1200V以上。该BPL SOI LDMOS在传统SOI LDMOS的埋氧层和N型漂移区之间引入了一个P型埋层。当器件正向截止时,N型漂移区与P埋层之间的反偏PN结将承担器件的绝大部分纵向压降。采用2维数值仿真工具Silvaco TCAD对BPL SOI LDMOS进行虚拟制造和器件仿真,结果表明该结构采用适当的参数既能实现1280V的耐压,将BOX层减薄到几百纳米以下又可以改善其热特性。     

基于SOI工艺的高可靠有源像素研究

基于SOI衬底材料提出了一种新型的 CMOS图像传感器有源像素结构,建立了与之相对应的二维器件仿真模型,利用Sentaurus Device仿真工具对该结构的单粒子效应（Single-Event Effects）进行了模拟仿真研究。仿真结果显示在像素周围引入P+重掺杂保护层能够有效隔离像素使受辐射像素相邻像素收集到的噪声电子数减小,证明此像素结构具有一定的抗单粒子辐照性能。     

浮栅结构SOI LDMOS 器件的模拟研究

研究了一种具有浮栅结构的SOI LDMOS(FGSOI LDMOS)器件模型,并分析了该结构的耐压机理,通过Silvaco TCAD软件对该结构进行仿真优化。通过仿真验证可知,该结构通过类场板的结终端技术可以调节器件的横向电场,从而得到比普通SOI LDMOS器件更高的耐压并且降低了器件的比导通电阻。仿真结果表明,该结构与普通SOI LDMOS器件结构在相同的尺寸条件下耐压提高了41%,比导通电阻降低了21.9%。     

TLP和VFTLP应力下高压LDMOS的触发特性研究

本文通过TCAD软件－Sentaurus Device工具, 基于文献[1]所提出的一套物理宏模型进行仿真,研究了高压LDMOS功率器件（击穿电压大于160伏）在传输线脉冲和快速传输线脉冲应力下的静电放电（ESD）触发物理机制,发现在快速传输线脉冲应力下,高压LDMOS的触发电压有明显的提高,这一现象和低压普通静电放电保护器件（如NMOS器件和SCR器件）有明显的差异。本文详细分析了触发电压的上升现象和寄生电容的关系,并且用一个简单的等效电路原理图分析了上述现象。最后,本文提出了一种能够减轻触发电压上升这一现象的改进结构,并且得到了测试结果的验证。     

应力类型与方向和沟道晶向对载流子迁移率的影响

利用Synopsys公司的Sentaurus TCAD软件,针对Si（100）面的〈100〉和〈110〉沟道,系统研究了张/压应力施加在MOS器件不同方向上对载流子迁移率的影响,同时给出了收益表格以供参考。     

具有超高耐压(>1200V)的薄埋氧层BPL SOI LDMOS(英文)

为了在薄埋氧层SOI衬底上实现超高耐压LDMOS铺平道路,提出了一种具有P埋层(BPL)的薄埋氧层SOI LDMOS 结构,耐压1200V以上.该BPL SOI LDMOS在传统SOI LDMOS的埋氧层和N型漂移区之间引入了一个P型埋层.当器件正向截止时,N型漂移区与P埋层之间的反偏PN结将承担器件的绝大部分纵向压降.采用2维数值仿真工具Silvaco TCAD对BPL SOI LDMOS进行虚拟制造和器件仿真,结果表明该结构采用适当的参数既能实现1 280 V的耐压,将BOL减薄到几百纳米以下又可以改善其热特性.     

横向电阻区对IGBT过电流关断能力的影响研究

针对绝缘栅双极晶体管(IGBT)在过电流关断测试中被烧毁的问题,设计了三种不同的横向电阻区结构。为了分析器件的失效机理,研究不同结构横向电阻区对过电流关断能力的影响,借助Sentaurus TCAD仿真工具构建了器件模型,模拟了器件的整个过电流关断过程。对三种结构器件在过电流关断过程中的内部关键物理参量的变化情况进行分析,发现不同长度的横向电阻区对空穴的抽取效率不同,进而可以影响到电流密度分布。当电阻区增加到一定长度时,可以有效提升过电流关断能力,避免器件烧毁失效。     

基于25 nm FinFET结构的SRAM单粒子效应研究

对基于25 nm FinFET结构的SRAM单粒子效应进行研究。使用Synopsys Sentaurus TCAD仿真软件进行器件工艺校准,并对独立3D FinFET器件以及包含FinFET器件和HSpice模型的混合电路(如6管SRAM单元)进行单粒子瞬态仿真。通过改变重粒子入射条件,分析影响瞬态电流峰值、脉宽、漏极翻转阈值等参数的因素。研究发现,混合模型中,FinFET结构器件的漏极翻转阈值为0.023 MeV·cm²/mg,对未来基于FinFET结构的器件及电路结构的加固提出了更高的要求。     

短沟道源极肖特基势垒SOI MOSFET研究

随着MOSFET的特征尺寸的不断减小,短沟道效应越来越严重,阻碍了器件尺寸的进一步按比例缩小。如何有效地抑制短沟道效应已经成为当今的热门研究课题。本文提出了一种新型的SOI MOSFET结构,该结构漏极采用重掺杂的欧姆接触,源极采用肖特基接触。借助于SILVACO TCAD仿真工具,仿真出了该器件的各项性能参数,并与普通的SOI MOSFET进行对比研究,结果显示这种源极肖特基势垒SOI MOSFET能够更有效地抑制短沟道效应,且具有更大的输出电阻、更低的亚阈值电流和功耗。     

Bi-mode 逆导门极换流晶闸管工艺方案与版图设计

Bi-mode 逆导门极换流晶闸管（BGCT）是为了改善传统逆导门极换流晶闸管（RC-GCT）电流均匀性和提高硅片有效面积利用率而提出的一种新结构,其主要特点是在版图布局中将二极管阳极与GCT阴极指条穿插一起。本文通过对BGCT器件结构的分析,给出了一种工艺制作方案,并利用Sentaurus TCAD软件验证了工艺方案的可行性,分析研究结果表明,工艺设计方案可行,器件结构参数符合目标要求;最后在确定的工艺流程方案基础上,通过对门阴极指条的设计给出了其版图布局方案,且用L-edit软件绘制出了其光刻流程     

以Si3N4为埋层的SOI结构制备与器件模拟

为了减少经典SOI器件的自加热效应,首次成功地用外延方法制备以Si3N4薄膜为埋层的新结构SOSN,用HRTEM和SRP表征了SOI的新结构.实验结果显示,Si3N4层为非晶状态,新结构的SOSN具有良好的结构和电学性能.对传统SOI和新结构SOI的MOSFETs输出电流的输出特性和温度分布用TCAD仿真软件进行了模拟.模拟结果表明,新结构SOSN的MOSFET器件沟道温度和NDR效益都得到很大的降低,表明SOSN能够有效地克服自加热效应和提高MOSFET漏电流.     

以Si3N4为埋层的SOI结构制备与器件模拟

为了减少经典SOI器件的自加热效应,首次成功地用外延方法制备以Si3N4薄膜为埋层的新结构SOSN,用HRTEM和SRP表征了SOI的新结构.实验结果显示,Si3N4层为非晶状态,新结构的SOSN具有良好的结构和电学性能.对传统SOI和新结构SOI的MOSFETs输出电流的输出特性和温度分布用TCAD仿真软件进行了模拟.模拟结果表明,新结构SOSN的MOSFET器件沟道温度和NDR效益都得到很大的降低,表明SOSN能够有效地克服自加热效应和提高MOSFET漏电流.