MOSFET中载流子能量输运计算机辅助分析

本文提出了能量输运问题的二维MOSFET的数值模拟,其中计入了产生、复合以及载流子的温度梯度对器件特性的影响;还提出了改进的迁移率模型。对微米和亚微米MOSFET样品的模拟结果表明,本文所提出的模型和方法与实验符合得很好。     

功率MOSFET在永磁同步电机控制中的影响和分析

在现代雷达控制系统中,伺服系统的转速稳定性和定点精度,直接影响到最终成像品质。文中针对伺服系统常用的永磁同步电机控制器中的功率器件金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)展开研究,主要分析了MOSFET的米勒效应,介绍了MOSFET的电路模型和开通过程,分析了米勒平台电压的振荡原因和米勒效应对驱动电路的危害,并设计两种优化电路来抑制米勒效应。理论分析和实验结果表明,经过改进的驱动电路有效抑制了米勒效应产生的栅源脉冲电压尖峰。所设计电路已应用于20 kHz/1 kW永磁同步电机驱动器,有效提升了雷达伺服系统的环境适应性和稳定性。     

宽温区MOSFET的非常数表面迁移率效应

在对硅材料基本物理参数的高温模型和宽温区 ( 2 7～ 30 0℃ ) MOSFET基本特性深入研究的基础上 ,进一步研究了宽温区 MOSFET的非常数表面迁移率效应。理论和实验研究结果表明 ,由于高温下晶格散射加剧 ,使表面纵向电场对载流子迁移率的影响减弱 ,使小尺寸 MOSFET横向电场引起的载流子饱和速度下降     

国产中高压抗辐照功率MOSFET单粒子效应

功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)空间使用时易遭受重离子轰击产生单粒子效应(单粒子烧毁和单粒子栅穿)。本文对国产新型中、高压(额定电压250 V,500 V)抗辐照功率MOSFET的单粒子辐射效应进行了研究,并采取了有针对性的加固措施,使器件的抗单粒子能力显著提升。结果表明：对250 V KW2型功率MOSFET器件进行Bi粒子辐照,在栅压等于0 V时,安全工作的漏极电压达到250 V;对500 V KW5型功率MOSFET器件进行Xe粒子辐照,在栅压等于0 V时,安全工作的漏极电压达到400 V,并且当栅压为-15 V时,安全工作的漏极电压也达到400 V,说明国产中、高压功率MOSFET器件有较好的抗单粒子能力。     

基于表面势的MOSFET模型

基于表面势的模型由于其本质上的优点 ,在小尺寸器件建模中日趋得到重视。文中通过对几种典型的表面势模型的分析 ,论述了基于表面势模型的建模思想、特点和在电路模拟中的优越性。分析表明 ,这是一种基于物理描述的模型 ,具有连续性、物理意义明确、结构简明等特点 ,对建立小尺寸器件整体模型非常适合和有效。     

注F短沟MOSFET的抗热载流子损伤特性

研究了用注 F工艺制作的短沟 MOSFET的热载流子效应。实验结果表明 ,在栅介质中注入适量的 F能够明显地减小由热载流子注入引起的阈电压漂移、跨导退化和输出特性的变化。分析讨论了 F的抗热载流子损伤的机理     

不同沟道长度MOSFET的热载流子效应

对同一工艺制作的几种不同沟道长度的 MOSFET进行了沟道热载流子注入实验。研究了短沟 MOS器件的热载流子效应与沟道长度之间的关系。实验结果表明 ,沟道热载流子注入使 MOSFET的器件特性发生退变 ,退变的程度与器件的沟道长度之间有非常密切的关系。沟道长度越短器件的热载流子效应越明显 ,沟道长度较长的器件的热载流子效应很小。利用热载流子效应产生的机理分析和解释了这一现象     

宽温区MOSFET反型层载流子迁移率的模型和测定方法

首先介绍了宽温区 (2 7～ 30 0°C) MOSFET的阈值电压、泄漏电流和漏源电流的特点以及载流子迁移率的高温模型 ;进而给出了室温下 MOSFET反型层载流子迁移率的测定方法 ,最后提出了利用线性区 I- V特性方程测定宽温区 MOSFET反型层载流子迁移率的方法 ,并给出了测试结果     

先进工艺对MOS器件总剂量辐射效应的影响

器件栅氧厚度的减小、场氧工艺的改变以及衬底材料的不同等都将导致MOS器件的总剂量辐射效应发生改变.亚阈斜率、阈值电压漂移、衬底技术和场氧抗辐射能力已经成为器件按比例缩小给器件带来冲击的最主要的四个方面.综述了上述条件、高k介质/硅系统以及选择SOI材料作为衬底材料对MOS器件总剂量辐射效应的影响.     

高k栅介质MOSFET电特性的模拟分析

对高k栅介质MOSFET栅极漏电进行研究 ,确定栅介质的厚度 ,然后使用PISCES Ⅱ模拟器对高k栅介质MOSFET的阈值电压、亚阈斜率和Idsat/Ioff进行了详细的分析研究。通过对不同k值的MOSFET栅极漏电、阈值电压、亚阈斜率和Idsat/Ioff的综合考虑 ,得出选用k <5 0且Tk/L≤ 0 .2的栅介质能获得优良的小尺寸MOSFET电性能。     

纳米级MOSFET器件模拟的载流子输运模型

随着半导体微细加工技术的发展,预计硅SOC的集成度可达万亿个晶体管,单个晶体管的尺寸将达到10nm范围内。因此从理论上研究纳米尺寸器件的性能和特性对发展超大规模集成电路尤为重要。综述了纳米级MOSFET器件数值模拟的量子模型,以及在该模型下用到的几种载流子输运模型,并结合模拟结果对这一模型作了评价。     

异质栅MOSFET热载流子效应的研究

异质栅MOSFET器件的栅极由具有不同功函数的两种材料拼接而成,能够提高载流子输运速度、抑制阈值电压漂移等.文中比较了异质栅MOSFET和常规MOSFET的热载流子退化特性.通过使用器件数值模拟软件MEDICI,对能有效监测热载流子效应的参数,例如电场、衬底电流和栅电流等参数进行仿真.将仿真结果与常规MOSFET对比,从抑制热载流子效应方面验证了新结构器件的高性能.     

Carrier effective mobilities in germanium MOSFET inversion layer investigated by Monte Carlo simulation

This paper presents the Monte Carlo studies of inversion mobility in Ge MOSFETs covering a wide range of bulk-impurity concentrations (10¹⁴ cm⁻³–10¹⁷ cm⁻³), and substrate bias (0–10 V). Carrier mobilities in Ge MOSFETs have obviously increased compared with those in Si MOSFETs. At low effective field, both electron and hole mobilities have increased over 100%; while at high effective field the increase is reduced due to the effect of surface roughness. Similar to Si MOSFETs, the carrier effective mobilities in Ge MOSFETs also have a universal behavior. The universality of both electron and hole mobilities holds up to a bulk-impurity concentration of 10¹⁷ cm⁻³. On substrates with higher bulk-impurity concentrations, the carrier effective mobilities significantly deviate from the universal curves under low effective field because of Coulomb scattering by the bulk impurity.     

寄生电感对碳化硅MOSFET开关特性的影响

相比于传统的Si IGBT功率器件而言,碳化硅MOSFET可达到更高的开关频率、更高的工作温度以及更低的功率损耗.然而,快速的暂态过程使开关性能对回路的寄生参数更加敏感.因此,为了评估寄生电感对碳化硅MOSFET开关性能的影响,基于回路电感的概念,将栅极回路寄生电感、功率回路寄生电感以及共源极寄生电感等效成3个集总电感,并且从关断过电压、开通过电流及开关损耗等3个方面,对这3个电感对SiC MOSFET开关性能的影响进行了系统的对比研究.研究表明:共源极寄生电感对开关的影响最大,功率回路寄生电感次之,而栅极回路寄生电感影响最小.最后,基于实验分析结果,为高速开关电路的布局提出了一些值得借鉴的意见.     

硅纳米晶粒基MOSFET存储器的荷电特征研究

本文研究了硅纳米晶粒MOSFET存储器的荷电特征.器件阈值电压偏移达1.8V以上,并随着沟道宽度的变窄而增加,而与沟道长度基本无关.同时,阈值涨落也随宽度的变窄而增大.在20~300K测量温度范围内,器件阈值偏移和电荷的存储特性几乎不随温度变化,说明荷电过程主要由直接隧穿决定.进一步,在最窄沟道器件中观察到单电荷的荷电过程.     

ZnS高场电子输运特性的Monte Carlo模拟研究

物线多能谷模型比全带模型计算更简单.     

考虑各项异性散射的锗中电子输运的全能带蒙特卡洛模拟

在考虑各向异性散射的基础上,对锗中电子输运特性进行了全能带蒙特卡洛模拟.计算过程如下:锗的全能带由nonlocal empirical pseudopotential 方法求得;态密度的相对值通过不同能量的状态数得到;声子色散谱由adiabatic bond-charge模型求出;电子-声子散射率在低能量时采用费米黄金律得出的非抛物线散射率,高能量则通过态密度对其修正而得到;散射后的状态满足能量守恒和动量守恒.通过比较计算结果与实验报道,证实了该模型算法的正确性,由于该模型能正确反映锗中电子的速度与能量特性,同时又能大大降低散射率的计算成本,故可运用在器件模拟中.     

低温下功率MOSFET的特性分析

文章完成了对功率MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）闽值电压和通态阻抗在77K-300K范围内的实验测试，并结合上述两个参数宽温区的数学模型进行了相应的分析．从实验结果中．我们发现阀值电压随温度的降低略有升高；而通态阻抗随温度的降低则下降得非常明显。通态阻抗是影响功率MOSFET开关损耗的重要参数，所以在低温下功率MOSFET的开关损耗将大幅度下降。     

GeSiMOSFET的纵向结构对器件性能的影响

为了研究器件参数对GeSi MOSFET器件性能的影响,本文在建立一个简单的GeSi MOSFET的器件模型的基础上,对GeSi MOSFET的纵向结构进行了系统的理论分析.确定了纵向结构的CAP层厚度、沟道层载流子面密度、DELTA掺杂浓度以及量子阱阱深之间的关系,得出了阈值电压与DELTA掺杂浓度、栅氧化层厚度及CAP层厚度之间的关系,还得出了栅压与沟道载流子面密度、栅氧化层厚度及CAP层厚度之间的关系.并且在此基础上得出了一些有意义的结果.为了更细致、精确地进行分析,我们分别对GeSi PMOSFET和GeSi NMOSFET在MEDICI上做了模拟.