体硅CMOS FinFET结构与特性研究

建立在SOI衬底上的 FinFET结构被认为是最具全面优势的非常规MOS器件结构.本文通过合理的设计将FinFET结构迁移到普通体硅衬底上,利用平面凹槽器件的特性解决了非绝缘衬底对器件短沟道效应的影响,同时获得了一些标准集成电路工艺上的改进空间.运用标准CMOS工艺实际制作的体硅CMOS FinFET器件获得了较好的性能结果并成功地集成到CMOS反相器和环形振荡器中.结构分析与实验结果证明了体硅CMOS FinFET在未来电路中的应用前景.     

体硅衬底上的CMOS FinFET

介绍了一种制作在普通体硅上的CMOS FinFET.除了拥有和原来SOI上FinFET类似的FinFET结构,器件本身在硅衬底中还存在一个凹槽平面MOSFET,同时该器件结构与传统的CMOS工艺完全相容,并应用了自对准硅化物工艺.实验中制作了多种应用该结构的CMOS单管以及CMOS反相器、环振电路,并包括常规的多晶硅和W/TiN金属两种栅电极.分析了实际栅长为110nm的硅基CMOS FinFET的驱动电流和亚阈值特性.反相器能正常工作并且在Vd=3V下201级CMOS环振的最小延迟为146ps/门.研究结果表明在未来VLSI制作中应用该结构的可行性.     

基于体硅衬底制作全耗尽FinFET器件的工艺方案

随着MOS器件缩小到纳米尺寸,为了改善器件性能,三维全耗尽FinFET器件受到广泛关注和研究.基于体硅衬底,已实现不同结构的FinFET,如双栅、三栅、环栅等结构.不同于SOI衬底FinFET,对于双栅或三栅结构,体硅衬底制作FinFET可能存在源漏穿通问题,对于环栅FinFET器件,工艺实现是一个很大的挑战.综述了目前解决源漏穿通问题的各种工艺方案,提出了全新的基于体硅衬底制作环栅FinFET的工艺方案,并展示了关键步骤的具体工艺实验结果.     

SOI晶圆供应商称已经为下一代晶体管制造做好了量产准备

不久前在日本京都举行的VLSI技术研讨会上提交的研究结果显示,采用超薄衬底的SOI晶圆和22纳米工艺制造的器件和采用体硅晶圆、22纳米工艺制造的器件相比,性能的提高达到了25%。包括MEMC、SEH、Soitec等在内的几家主要SOI晶圆供应商表示,他们已经为超薄衬底的SOI晶圆的规模化生产做好     

采用局域注氧技术制备的新型DSOI场效应晶体管的热特性

通过局域注氧工艺 ,在同一管芯上制作了 DSOI、体硅和 SOI三种结构的器件 .通过测量和模拟比较了这三种结构器件的热特性 .模拟和测量的结果证明 DSOI器件与 SOI器件相比 ,具有衬底热阻较低的优点 ,因而 DSOI器件在保持 SOI器件电学特性优势的同时消除了 SOI器件严重的自热效应 .DSOI器件的衬底热阻和体硅器件非常接近 ,并且在进入到深亚微米领域以后能够继续保持这一优势 .     

采用局域注氧技术制备的新型DSOI场效应晶体管的热特性

通过局域注氧工艺,在同一管芯上制作了DSOI、体硅和SOI三种结构的器件.通过测量和模拟比较了这三种结构器件的热特性.模拟和测量的结果证明DSOI器件与SOI器件相比,具有衬底热阻较低的优点,因而DSOI器件在保持SOI器件电学特性优势的同时消除了SOI器件严重的自热效应.DSOI器件的衬底热阻和体硅器件非常接近,并且在进入到深亚微米领域以后能够继续保持这一优势.     

利用改善的体连接技术制备SOI LDMOSFET

对功率器件中常用的体连接技术进行了改进,利用一次硼离子注入技术形成体连接.采用与常规1μm SOI(硅-绝缘体)CMOS工艺兼容的工艺流程,在SIMOX SOI片上制备了LDMOS结构的功率器件.器件的输出特性曲线在饱和区平滑,未呈现翘曲现象,说明形成的体连接有效地抑制了部分耗尽器件的浮体效应.当漂移区长度为2μm时,开态击穿电压达到10V,最大跨导17.5mS/mm.当漏偏压为5V时,SOI器件的泄漏电流数量级为1nA,而相应体硅结构器件的泄漏电流为1000nA.电学性能表明,这种改善的体连接技术能制备出高性能的SOI功率器件.     

体硅衬底上的CMOS Fin FET

介绍了一种制作在普通体硅上的 CMOS Fin FET.除了拥有和原来 SOI上 Fin FET类似的 Fin FET结构 ,器件本身在硅衬底中还存在一个凹槽平面 MOSFET,同时该器件结构与传统的 CMOS工艺完全相容 ,并应用了自对准硅化物工艺 .实验中制作了多种应用该结构的 CMOS单管以及 CMOS反相器、环振电路 ,并包括常规的多晶硅和 W/Ti N金属两种栅电极 .分析了实际栅长为 110 nm的硅基 CMOS Fin FET的驱动电流和亚阈值特性 .反相器能正常工作并且在 Vd=3V下 2 0 1级 CMOS环振的最小延迟为 14 6 ps/门 .研究结果表明在未来 VL SI制作中应用该结构的可行性     

低插入损耗高隔离度SOI射频开关电路的研究

基于0.18μm RF SOI CMOS工艺,提出了一种可广泛应用于无线通信系统中的低插入损耗高隔离度SOI射频开关电路.该电路利用SOI器件的特殊结构(隐埋氧化层BOX,高阻衬底)和特殊SOI器件(FB,BC,BT等),使电路采用的器件较之体硅CMOS器件具有更优的隔离性能,实现了降低插入损耗和增加隔离度的目的.该电路经过模拟仿真,在频率为2.4 GHz时,插入损耗和隔离度分别为-1 dB和40 dB.     

具有T型电荷补偿区的横向超结SOILDMOS

非平衡超结器件的电荷补偿能力在薄层SOI器件中受到限制,文中提出一种具有T型电荷补偿区的器件结构。通过漏端刻蚀的PSOI结构使硅衬底与埋氧层同时参与纵向耐压,可以提高非平衡超结n区的电荷补偿能力;在埋氧层刻蚀区增加垂直的n型补偿区,弥补埋氧层的缺失。由横向的非平衡超结n区和漏端垂直的n区共同构成T型补偿区,可以有效缓解薄层SOI超结器件中的衬底辅助耗尽效应,优化横向电场,提高器件的耐压。器件的制作可以通过改进传统的PSOI工艺实现,应用于SOI功率集成电路。三维器件仿真结果表明,新结构下的器件耐压达到290V,相对于常规的SOI超结器件和非平衡超结器件提高了267%和164%。     

最新高效率光伏逆变器拓扑结构及功率器件介绍

效率正成为电力电子装置设计中越来越重要的参数。在某些应用中,效率甚至成为行业发展的驱动力,典型的如太阳能发电行业。因为对于光伏发电行业,效率的提升可以直接带来经济效益。本文详细介绍了最新的能够提供高效率的光伏逆变器拓扑结构和功率器件,包括单相和三相逆变器,功率因数补偿对策,高效电流双向流动逆变器等。     

基于SDB技术的新结构PT型IGBT器件研制

报道了基于 SDB技术的新结构穿通 ( PT)型 IGBT器件的研制 .运用 SDB技术 ,实现了PT型 IGBT器件的 N+ 缓冲层的优化设计 ,也形成了 IGBT器件的正斜角终端结构 .研制出IGBT器件有较好的电击穿特性和关断特性 .     

一种新型高压大功率变频器

针对当前高压大功率变频器在预充电技术上存在的不足,对其进行了改进方案的设计,提出了一种新型高压大功率变频器的设计构想。该新型变频器具有更优的预充电功能,无需高压开关,调试方便,操作性好,有着更好的系统可靠性和安全性,成本低廉,便于广泛应用。     

硅片直接键合制备SOI及高压器件的研究

<正> 一、引言 集成电路超大规模、超高速、高可靠以及功率集成等前沿课题研究的深入,使SOI材料的开发一直成为人们十分重视的领域。制备SOI材料的方法很多,如硅的高能氧注入,能量束对     

电网电压波动较大环境中正常使用的高压变频器

本文介绍了山东点石公司的高压变频器的一项新的专利技术,它可克服目前“串联叠加”原理的高压大功率变频调速装置存在的对电网电压波动适应能力差的缺陷,能大大提高高压变频器的可靠性、安全性和适应性,最大限度地满足了用户的要求。     

A Multilevel Modular Converter for a Large, Light Weight Wind Turbine Generator

In an onshore horizontal axis wind turbine, generator and converter are usually in the nacelle on the top of the tower, while the grid step-up transformer is placed at the bottom. Electric power is transmitted down through flexible cables of high current rating which are expensive and can suffer from large I² R loss. An offshore wind turbine usually has to include the step-up transformer in the nacelle. This adds significantly to the mechanical loading of the tower even new designs aim to reduce the transformer size and weight. In either case, a transformer-less, high voltage, high reliability generating unit for nacelle installation would be an attractive technology for large wind turbines. This study presents a power electronic solution based on a permanent magnet generator design. A multilevel cascaded voltage source converter is developed to synthesize a high sinusoidal output voltage. The dc link voltages of inverter modules are balanced by rectifiers fed from isolated generator coils while the inverter switching strategy equalizes the power sharing between the modules. The switching strategy also reduces the low order harmonics to constrain the sizing of the dc link capacitors. The modulating effect between the ac and dc sides of the inverter is taken into account. This paper describes the generator-converter arrangement, analyzes the inverter switching effects and derives the switching strategy which is verified by simulation and laboratory experiment.     

适合于VDMOSFET的硅片直接键合技术

采用硅片直接键合(SDB)工艺代替传统的外延工艺制备出材料片，并将其应用于VDMOSFET器件的研制。实验结果表明，采用SDB硅片制造出的器件，其电学特性优于采用外延片制作出的器件。     

硅直接键合(SDB)技术在新型电力电子器件应用中的新进展

综述了硅直接键合（SDB）技术在绝缘栅双极晶体管（IGBT）、静电感应晶闸管（SITH）及MOS控制可关断晶闸管（MTO）等器件中的新应用,说明了SDB技术在新型电力电子器件应用中的新方法和新思路。在此基础上,提出了用SDB技术制作集成门极换流晶闸管（IGCT）和集成门极双晶体管（IGDT）的设想,并给出了相应的工艺方案。     

内置驱动器的六位GaAs PHEMT宽带单片数控衰减器

采用增强/耗尽型(E/D)结构的赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)技术,研制开发的砷化镓MMIC单片六位数字控制衰减器,具有衰减精度准确、承受功率大、线性度高等特点,并且集成了驱动器,使得输入信号控制线减少了一半,大大减少了系统布线的难度。产品由GaAsPHEMT标准工艺线加工。测试结果表明,在0.05～3.0GHz带内,插入损耗≤2.3dB@3GHz,带内输入输出驻波比≤1.5,衰减精度在±(0.3dB+3%)以内,1dB压缩功率点达到了27dBm,IP3超过了+45dBm。     

Advanced Control and Analysis of Cascaded Multilevel Converters Based on P-Q Compensation

This paper introduces new controls for the cascaded multilevel power converter. This converter is also sometimes referred to as a ldquohybrid converterrdquo since it splits high-voltage/low-frequency and low-voltage/pulsewidth-modulation (PWM)-frequency power production between ldquobulkrdquo and ldquoconditioningrdquo converters respectively. Cascaded multilevel converters achieve higher power quality with a given switch count when compared to traditional multilevel converters. This is a particularly favorable option for high power and high performance applications such as naval ship propulsion. This paper first presents a new control method for the topology using three-level bulk and conditioning inverters connected in series through a three-phase load. This control avoids PWM frequency switching in the bulk inverter. The conditioning inverter uses a capacitor source and its control is based on compensating the real and reactive (P-Q) power difference between the bulk inverter and the load. The new control explicitly commands power into the conditioning inverter so that its capacitor voltage remains constant. A unique space vector analysis of hybrid converter modulation is introduced to quantitatively determine operating limitations. The conclusion is then generalized for all types of controls of the hybrid multilevel converters (involving three-level converter cells). The proposed control methods and analytical conclusions are verified by simulation and laboratory measurements.