薄膜SOI上大于600 V LDMOS器件的研制

针对600 V以上SOI高压器件的研制需要,分析了SOI高压器件在纵向和横向上的耐压原理。通过比较提出薄膜SOI上实现高击穿电压方案,并通过仿真预言其可行性。在埋氧层为3μm,顶层硅为1.5μm的注氧键合(Simbond)SOI衬底上开发了与CMOS工艺兼容的制备流程。为实现均一的横向电场,设计了具有线性渐变掺杂60μm漂移区的LDMOS结构。为提高纵向耐压,利用场氧技术对硅膜进行了进一步减薄。流片实验的测试结果表明,器件关态击穿电压可达600 V以上(实测832 V),开态特性正常,阈值电压提取为1.9 V,计算开态电阻为50Ω.mm2。     

具有电阻场板的薄膜SOI-LDMOS的精确解析

介绍了一种对具有电阻场板的薄膜SOI LDMOS的精确解析设计方法.在对电场分析的基础上,提出了新的电离率模型,并求出了电离率积分的准确路径,进而得到击穿电压、漂移区掺杂、漂移区长度与SOI硅层厚度、埋氧层厚度的关系.模拟结果表明,解析与模拟结果具有很好的一致性,而且设计的器件具有击穿电压大、比导通电阻极小的优点.该解析理论为在薄膜SOI材料上制作性能优良的高压功率器件提供了一个很好的参考     

斜埋氧SOI LDMOS高压器件新结构

为了提高基于绝缘体上的硅(SOI)技术实现的横向扩散金属氧化物半导体器件(SOI LDMOS)的击穿电压,提出了斜埋氧SOI LDMOS(S SOI LDMOS)耐压新结构。当器件关断时,倾斜的埋氧层束缚了大量的空穴,在埋氧层上界面引入了高密度的正电荷,大大增强了埋氧层中的电场,从而提高了纵向耐压。另外,埋氧层的倾斜使器件漂移区厚度从源到漏线性增加,这就等效于漂移区采用了线性变掺杂,通过优化埋氧层倾斜度,可获得一个理想的表面电场分布,提高了器件的横向耐压。对器件耐压机理进行了理论分析与数值仿真,结果表明新结构在埋氧层厚度为1μm、漂移区长度为40μm时,即可获得600 V以上的击穿电压,其耐压比常规结构提高了3倍多。     

200V高压SOI PLDMOS研究

提出了一种200V高压SOI PLDMOS器件结构,重点研究了SOI LDMOS的击穿电压、导通电阻等电参数与漂移区注入剂量、漏端缓冲层、Nbody注入剂量及场极板长度等之间的关系。经过专业半导体仿真软件TSUPREM-4和MEDICI模拟仿真,在0.8μm埋氧层、10μmSOI层材料上设计得到了关态耐压248V、开态饱和电流2.5×10-4A/μm、导通电阻2.1（105Ω＊μm的SOI PLDMOS,该器件可以满足PDP扫描驱动芯片等的应用需求。     

具有L型栅极场板的双槽双栅绝缘体上硅器件新结构

为了降低绝缘体上硅（SOI）功率器件的比导通电阻,同时提高击穿电压,利用场板（FP）技术,提出了一种具有L型栅极场板的双槽双栅SOI器件新结构.在双槽结构的基础上,在氧化槽中形成第二栅极,并延伸形成L型栅极场板.漂移区引入的氧化槽折叠了漂移区长度,提高了击穿电压;对称的双栅结构形成双导电沟道,加宽了电流纵向传输面积,使比导通电阻显著降低;L型场板对漂移区电场进行重塑,使漂移区浓度大幅度增加,比导通电阻进一步降低.仿真结果表明：在保证最高优值条件下,相比传统SOI结构,器件尺寸相同时,新结构的击穿电压提高了123%,比导通电阻降低了32%;击穿电压相同时,新结构的比导通电阻降低了87.5%;相比双槽SOI结构,器件尺寸相同时,新结构不仅保持了双槽结构的高压特性,而且比导通电阻降低了46%.     

利用P型场环调节表面电场的积累层LDMOS

提出了一种在N型外延层中带有P型场环的积累层LDMOS。当器件耐压时,N型漂移区中浮空P型场环能调节漂移区的电场分布,以提高器件的耐压。当器件正向导通时,漂移区上方介质层的多晶硅二极管会在漂移区表面形成一层电子积累层,大幅提高器件的导电能力,从而降低器件的比导通电阻。数值仿真结果表明,该LDMOS的比导通电阻从传统结构的371 mΩ·cm²降低到60.9 mΩ·cm²。相比于没有场环的传统结构,该LDMOS的耐压从660 V提高到765 V。     

用于200V电平位移电路的薄层SOI高压LDMOS

文章基于1.5μm厚顶层硅SOI材料,设计了用于200 V电平位移电路的高压LDMOS,包括薄栅氧nLDMOS和厚栅氧pLDMOS。薄栅氧nLDMOS和厚栅氧pLDMOS都采用多阶场板以提高器件耐压,厚栅氧pLDMOS采用场注技术形成源端补充注入,避免了器件发生背栅穿通。文中分析了漂移区长度、注入剂量和场板对器件耐压的影响。实验表明,薄栅氧nLDMOS和厚栅氧pLDMOS耐压分别达到344 V和340 V。采用文中设计的高压器件,成功研制出200 V高压电平位移电路。     

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.     

超薄层SOI高压LVD LDMOS耐压模型及特性研究

针对超薄层高压SOI线性变掺杂(Linear Varied Doping,LVD)LDMOS器件,进行了耐压模型和特性的研究。通过解泊松方程,得到超薄高压SOI LVD LDMOS的RESURF判据,有助于器件耐压和比导通电阻的设计与优化。通过对漂移区长度、厚度和剂量,以及n型缓冲层仿真优化,使器件耐压与比导通电阻的矛盾关系得到良好的改善。实验表明,超薄层高压SOI LVD LDMOS的耐压达到644 V,比导通电阻为24.1 Ω·mm²,击穿时埋氧层电场超过200 V/cm。     

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。     

石英玻璃在激光作用下的温度与应力场分析

为了了解CO2激光对玻璃加热的效果,研究石英玻璃在TEM00和TEM11两种模式激光作用下的差别。采用数值计算的方法,得到了石英玻璃在TEM00和TEM11两种模式激光作用下的温度和应力分布。结果表明,对石英玻璃预热时TEM11优于TEM00。     

外视场拼接的单镜头大视场中波红外成像系统的实现

基于外视场拼接原理,研制一套大视场中波红外原理样机。设计一制冷型中波红外光学系统。采用光学系统出瞳与冷屏重合的二次成像结构形式,保证系统具有100%冷光阑效率。工作波段为3.7~4.8μm,焦距为40 mm,相对孔径为1:2,全视场角为21.74°×17.46°(27.88°),系统总长145 mm。采用孔/反射镜分时成像的外视场拼接,实现2×1视场扩展。设计结果表明:在空间频率21 lp/mm处,轴外视场MTF>0.68,接近衍射极限。系统结构紧凑,成像质量较高。利用原理样机完成可行性和合理性验证。     

激光辐照CCD温度场与热应力场的研究

为了研究了激光与CCD传感器的作用过程及损伤机理,采用有限元分析的方法,对波长1.06μm的连续激光辐照行间转移型面阵CCD进行了理论分析和仿真研究。以基底Si表面激光辐照区域为热源建立热力耦合模型,模拟得出了CCD的温度分布和热应力分布。通过对比分析其组成材料的温度损伤和应力损伤所发生的时间,发现应力损伤先于温度损伤。结果表明,作为固定边界和自由边界的交汇处,基底Si下表面边缘处热应力于激光作用0.1s时最先超过破坏阈值120MPa,发生应力破坏; Si材料产生由下表面边缘向中心的滑移,基底逐步脱离固定; 激光作用0.3s时,遮光Al膜与SiO₂膜层也因热应力超过两种材料的附着力100MPa,而产生沿径向由内向外的Al膜层剥落的应力破坏行为,这种行为将加快基底Si材料的滑移,最终致使整个CCD因脱离工作位置而失效。该研究成果为CCD传感器的激光损伤及防护提供了理论依据。     

平场全息凹面光栅的设计

介绍一种从罗兰圆结构出发,利用ZEMAX光学软件设计平场全息凹面光栅的方法。此设计方法简便,在兼顾平场和提高分辨率方面效果显著。最后给出了一个设计实例,并对设计结果进行了分析和评价。     

P-type double gate junctionless tunnel field effect transistor

We have investigated the 20 nm p-type double gate junctionless tunnel field effect transistor （P-DGJLTFET） and the impact of variation of different device parameters on the performance parameters of the P-DGJLTFET is discussed. We achieved excellent results of different performance parameters by taking the optimized device parameters of the P-DGJLTFET. Together with a high-k dielectric material （TiO2） of 20 nm gate length, the simulation results of the P-DGJLTFET show excellent characteristics with a high IoN of ～ 0.3 mA/μm, a low/OFF of ～ 30 fA/μm, a high ION/IOFF ratio of ～ 1×10^10, a subthreshold slope （SS） point of ～ 23 mV/decade, and an average SS of ～ 49 mV/decade at a supply voltage of -1 V and at room temperature, which indicates that PDGJLTFET is a promising candidate for sub-22 nm technology nodes in the implementation of integrated circuits.     

半导体激光器近场测量技术

讨论了确定半导体激光器传播模近场分布的一种方法。给出实际器件的测量结果,表明本方法简单、精度较高。     

传感器在医学领域的应用

随着科学技术的不断发展,各种新技术开始在医学领域中得到运用,例如传感器。医学领域的传感器主要是感受人体的生理信号,然后将其转换为电信号,在现代医学中,传感器实际上是替代了医生的感觉器官并起到延伸作用,在医疗领域中是必不可少的设备。     

野战分组交换网的性能分析

本文提出了一种评价野战分组交换性能的分析方法，其基本原理是根据网络的拓扑结构和每个节点产生的业务量计算出每个节点的总业务量以及每条链路上的业务流量，然后依据排队理论计算野战分组交换网的性能，本文对一种规划的栅格状网络进行了理论分析，并分别针对两种路由准则，采用递归方法推导出了评价网络性能的计算公式。     

原子质心运动和场模结构对场熵压缩特性的影响

利用量子信息熵理论,研究了J-C模型中原子质心运动和场模结构及光场的初始平均光子数对场熵压缩特性的影响,结果表明:原子质心运动导致场熵压缩的周期性演化,场模结构参量决定其周期的大小;随着场模结构参量的增大,场熵压缩的演化周期缩短,压缩时间延长;适当选择系统参量,可获得持续的熵压缩效应.     

波导表面电极的电场分布

本文给出了波导表面平行电极的电场分布的两种理论计算方法,并给出了数值计算结果,最后比较了保角变换法和静电场近似法的优缺点。