6H－SiC反型沟道和掩埋沟道MOS器件的特性

介绍了在宽禁带半导体６Ｈ－ＳｉＣ材料上制作的反型沟道和掩埋沟道栅控二极管及ＭＯＳＦＥＴ。器件的制作采用了热氧化和离子注入技术。因为６Ｈ－ＳｉＣ禁带宽度为３ｅＶ，用ＭＯＳ电容很难测量表面态，故利用栅控二极管在室温条件下来测量表面态。反型沟道器件中电子有效迁移率为２０ｃｍ２／Ｖ．ｓ，而掩埋沟道ＭＯＳＦＥＴ沟道中的体电子迁移率为１８０ｃｍ２／Ｖ．ｓ。掩埋沟道晶体管是第一只ＳｉＣ离子注入沟道器件，也是第一只６Ｈ－ＳｉＣ掩埋沟道ＭＯＳＦＥＴ。     

SiC器件──物理与数值模拟

从文献中摘出了６Ｈ碳化硅（６Ｈ～ＳｉＣ）的重要材料参数并应用到２－Ｄ器件模拟程序ＰＩＳＣＥＳ和ＢＲＥＡＫＤＯＷＮ及１－Ｄ程序ＯＳＳＩ中。６Ｈ－ＳｉＣｐ－ｎ结的模拟揭示了由于反向电流密度较低的缘故相应器件在高达１０００Ｋ温度下应用的可能性。６Ｈ－ＳｉＣ１２００Ｖｐ－ｎ￣（－）－ｎ￣（＋）二极管与相应硅（Ｓｉ）二极管的比较说明６Ｈ－ＳｉＣ二极管开关性能较高，同时由于６Ｈ－ＳｉＣ　ｐ－ｎ结内建电压较高，其正向功率损耗比Ｓｉ略高。这种缺点可用６Ｈ－ＳｉＣ肖特基二极管克服。Ｓｉ、３Ｃ－ＳｉＣ和６Ｈ－ＳｉＣ垂直功率ＭＯＳＦＥＴ的开态电阻通过解析计算进行了比较。在室温下，这种ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ的开态电阻低于０．１Ωｃｍ￣２，可在高达５０００Ｖ阻塞能力下工作，而ＳｉＭＯＳＦＥＴ则限于５００Ｖ以下。这一点通过用ＰＩＳＣＥＳ计算６Ｈ－ＳｉＣ１２００ＶＭＯＳ－ＦＥＴ的特性得以验证。在低于２００Ｖ的电压区，由于硅的迁移率较高且阈值电压较低，故性能更优良。在上述的６Ｈ－ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ的栅氧化层和用于钝化平面结的场板氧化层中存在着大约４×１０￣６Ｖ／ｃｍ的电场。为了研究ＳｉＣ器件的高频性能，提出了６Ｈ－ＳｉＣ发射极的异质双极晶体管?     

电力器件用的6H—SiC,3C—SiC和Si的比较

为了实现５０～５００Ｖ的击穿电压范围，本文详细讨论了６Ｈ－ＳｉＣ和３Ｃ－ＳｉＣ肖特基整流器和功率ＭＯＳＦＥＴ的漂移区性质。利用这些数据计算了器件的输出特性，并与Ｓｉ器件做了比较，结果表明，由于其漂移区电阻非常低，故５０００ＶＳｉＣ肖特基整流器和功率ＭＯＳＦＥＴ在室温下能够处理１００Ａ／ｃｍ＾２的导通电流密度，正向压降仅分别为３．８５和２．９５Ｖ。这些数值甚至优于Ｓｉｐｉｎ整流器和门可关断晶闸管。这     

掺HCI栅氧化对MOS结构电特性的影响

研究了栅氧化时掺ＨＣｌ的硅栅ＭＯＳＦＥＴ的ＤＤＳ－ＶＧＳ特性，阈电压和界面态。结果发现，ＨＣｌ掺入栅介质，可使ＩＤＳ－ＶＧＳ曲线正向漂移，ＰＭＯＳＦＥＴ阈电压绝对值减小，ＮＭＯＳＦＥＴ阈电压增大，Ｓｉ／ＳｉＯ２界面态密度下降，采用氯的负电中心和Ｓｉ／ＳｉＯ２界面硅悬挂键的键合模型对实验结果进行了解释。     

掺HCl栅氧化对MOS结构电特性的影响

研究了栅氧化时掺ＨＣｌ的硅栅ＭＯＳＦＥＴ的ＤＤＳ－ＶＧＳ特性、阈电压和界面态．结果发现，ＨＣｌ掺入栅介质，可使ＩＤＳ－ＶＧＳ曲线正向漂移，ＰＭＯＳＦＥＴ阈电压绝对值减小，ＮＭＯＳＦＥＴ阈电压增大，Ｓｉ／ＳｉＯ２界面态密度下降。采用氯的负电中心和Ｓｉ／ＳｉＯ２界面硅悬挂键的键合模型对实验结果进行了解释。     

Ar＋背面轰击对SiOxNy栅介质的n—MOSFET迁移率和跨导的影响

用低能量氩离子束轰击芯片背面，能改善以热氮化和快速热氮化ＳｉＯｘＮｙ为栅介质的ｎ沟的ＭＯＳＦＥＴ的特性，结果表明，在能量为５５０ｅＶ和束流密度为０．５ｍＡ／ｃｍ＾２时，随着轰击时间的增加，跨导、沟道和有效迁移率增大，然后这些变化趋于减缓，甚至开始呈恶化趋势。快速热氮化ＳｉＯｘＮｙ 介质的ＭＯＳＦＥＴ的改善效果要比常规热氮化的好、实验证明，上述参数的改善是由于界面态密度和固定电荷密度减小的结果，文中     

短沟道CMOS／SIMOX器件及电路的辐照特性研究

利用薄膜全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＯＩ工艺成功地研制了沟道长度为１．０μｍ的薄膜抗辐照ＳＩＭＯＸＭＯＳＦＥＴ、ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ反相器和环振电路，Ｎ和ＰＭＯＳＦＥＴ在辐照剂量分别为３ｘ１０５ｒａｄ（Ｓｉ）和７ｘ１０５ｒａｄ（Ｓｉ）时的阈值电压漂移均小于１Ｖ，１９级ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ环振经过５ｘ１０５ｒａｄ（Ｓｉ）剂量的电离辐照后仍能正常工作，其门延迟时间由辐照前的２３７ｐｓ变为３２８ｐｓ。     

凹陷沟道SOI器件的实验研究

本文较为详细地描述了凹陷沟道ＳＯＩ器件的结构和工艺制造技术，采用凹陷沟道技术制备的ＳＯＩ器件的性能明显优于常规厚膜部分耗尽和常规薄膜全耗尽ＳＯＩ器件的性能．采用该技术已成功地研制出沟道区硅膜厚度为７０ｎｍ、源漏区硅膜厚度为１６０ｎｍ、有效沟道长度为０．１５～４．０μｍ的高性能凹陷沟道ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ，它与常规薄膜全耗尽ＳＯＩＭＯＳＦＥＴ相比，跨导及饱和漏电流分别提高了约４０％．     

1．8GHz下功率密度为2．8W／mm的4H－SiC MES FET

１．８ＧＨｚ下功率密度为２．８Ｗ／ｍｍ的４Ｈ－ＳｉＣＭＥＳＦＥＴ据《ＩＥＥＥＥ．Ｄ．Ｌ．》第１５卷第１０期报道，ＣｈａｒｌｅｓＥ．Ｗｅｉｔｚｅｌ等已研制成一种４Ｈ－ＳｉＣＭＥＳＦＥＴ。采用４Ｈ－ＳｉＣ是由于它比６Ｈ－ＳｉＣ高出两倍的电子迁移率。器件的...     

InP基InAlAs—InAs HEMT

对ＩｎＡｓ沟道ＩｎＡｌＡｓ－ＩｎＡｓ高电子迁移率晶体管材料及器件的设计和器件制作工艺进行了研究，器件样品性能良好，１μｍ栅长ＩｎＡｌＡｓ－ＩｎＡｓ ＨＥＭＴ器件的最大跨导３００Ｋ时达到２５０ｍＳ／ｍｍ。这是国内首次研制成功的ＩｎＡｓ沟道ＨＥＭＴ器件。     

InP基InAlAs-InAs HEMT

对ＩｎＡｓ沟道ＩｎＡｌＡｓ－ＩｎＡｓ高电子迁移率晶体管材料及器件的设计和器件制作工艺进行了研究，器件样品性能良好，１μｍ栅长ＩｎＡｌＡｓ－ＩｎＡｓＨＥＭＴ器件的最大跨导３００Ｋ时达到２５０ｍＳ／ｍｍ。这是国内首次研制成功的ＩｎＡｓ沟道ＨＥＭＴ器件。     

短沟道CMOS／SOI器件加固技术研究

通过大量辐照实验分析了采用不同工艺和不同器件结构的薄膜短沟道ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ器件的抗辐照特性，重点分析了Ｈ２－Ｏ２合成氧化和低温干氧氧化形成的薄栅氧化层、ＣｏＳｉ２／多晶硅复合栅和多晶硅栅以及环形栅和条形栅对ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ器件辐照特性的影响，最后得到了薄膜短沟道ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ器件的抗核加固方案．     

在1．8GHz频率下功率密度为2．8W／mm的4H－SiCMESFET

本文论述了使用４Ｈ－ＳｉＣ衬底及外延层制作ＭＥＳＦＥＴ的方法，测得了栅长为０．７μｍ、栅宽为３３２μｍ的ＭＥＳＦＥＴ的直流、Ｓ参数和输出功率特性。当Ｖｄｓ＝２５Ｖ时，电流密度约为３００ｍＡ／ｍｍ，最大跨导在３８～４２ｍＳ／ｍｍ之间；当频率为５ＧＨｚ时，该器件的增益为９．３ｄＢ，ｆｍａｘ＝１２．９ＧＨｚ。当Ｖｄｓ＝５４Ｖ时，功率密度为２．８Ｗ／ｍｍ，功率附加效率为１２．７％。     

氯掺合对非晶硅TFT的影响

研究了氯掺合对非晶硅薄膜晶体管性能的影响，在光照明下，ａ－Ｓｉ：Ｈ（：Ｃｌ）ＴＦＴ的断态漏电流比小得多的缘故导致更低的光电导。呈现出的场效应迁移率为４１ｃｍ＾２／Ｖｓ，阈值电压为５．５６Ｖ，但是在光照明下，断态漏电流比常规Ｓｉ：Ｈ ＴＦＴ的要小两个数量级。     

短沟道MOSFET度越时间物理模型

叙述了一个考虑包括速度过冲等短沟道效应的ＭＯＳＦＥＴ渡越时间解析模型，计算结果与二维数值模拟符合较好，探讨了在线性工作区和饱和工作区渡越时间对栅偏压依赖关系的不同，并作了物理解释，模型 表明由速度过冲带来渡越时间的缩短对沟道长度大于０．２５μｍ的ＭＯＳＦＥＴ不超过１０％。     

电力器件用的6H－SiC、3C－SiC和Si的比较

为了实现５０～５００Ｖ的击穿电压范围，本文详细讨论了６Ｈ－ＳｉＣ和３Ｃ－ＳｉＣ肖特基整流器和功率ＭＯＳＦＥＴ的漂移区性质。利用这些数值计算了器件的输出特性，并与Ｓｉ器件做了比较，结果表明，由于其漂移区电阻非常低，故５０００ＶＳｉＣ肖特基整流器和功率ＭＯＳＦＥＴ在室温下能够处理１００Ａｌｃｍ￣２的导通电流密度，正向压降仅分别为３．８５和２．９５Ｖ。这些数值甚至优于Ｓｉｐｉｎ整流器和门可关断晶闸管。这种ＳｉＣ器件由于没有少于结，故可期望有优良的开关特性和坚固耐用性。此外，还基于峰值结温极限是由封装考虑来确定的观点，报道了热学分析结果。应用这种分析发现，５０００Ｖ的６Ｈ－ＳｉＣ和３Ｃ－ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ和肖特基整流器将比相应的Ｓｉ器件大约小２０和１８倍。对ＳｉＣ的热学分析表明，这些器件能在比常规Ｓｉ器件高的温度和击穿电压下工作。还有，在管芯尺寸上也期望有明显的减少，这将会补偿其材料成本较高的不足。本文报告的分析结果对ＳｉＣ功率器件的制造将会起到强大的推动作用。     

GaN MESFET的微波性能

用ＭＯＣＶＤ法制备了在高电阻率ＧａＮ层上生长沟道厚度为０．２５μｍ的ＧａＮＭＥＳＦＥＴ，这些器件的跨导为２０ｍＳ／ｍｍ，其中一个栅长为０．７μｍ的器件，测得其ｆＴ和ｆｍａｘ分别为８和１７ＧＨｚ。     

短沟道MOSFET器件物理模型研究

通过求解经修正的二维泊松方程，并考虑了主要的短沟效应和高场效应，得到一个描述短沟道ＭＯＳＦＥＴ器件Ｉ－Ｖ特性的统一物理模型。该模型适用于包括亚阈区在内的不同工作区域，对０．８μｍ和１．４μｍ器件的漏极电流特性能较好地描述，可应用于亚微米、深亚微米级ＭＯＳＦＥＴ的电路模拟。     

0．1μm NMOSFET沟道δ－掺杂与结构特性

沟道δ－形掺杂对于改善极小尺寸ＭＯＳＦＥＴ性能、提高可靠性极其重要。利用能量输运模型（ＥＴＭ），报道了沟道δ－形掺杂分布对０．１μｍ沟长ＮＭＯＳＦＥＴ结构特性的影响，根据漏源电流ＩＤＳ、截止态电流Ｉｏｆｆ、阈值电压ＶＴＨ和Ｓ因子的要求，提出了使性能和可靠性得到优化的δ－形掺杂分布。     

Ar~＋背面轰击对SiO_xN_y栅介质的n－MOSFET迁移率和跨导的影响

用低能量氩离子束轰击芯片背面，能改善以热氮化和快速热氮化ＳｉＯｘＮｙ为栅介质的ｎ沟ＭＯＳＦＥＴ的特性．结果表明，在能量为５５０ｅＶ和束流密度为０．５ｍＡ／ｃｍ２时，随着轰击时间的增加，跨导、沟道电导和有效迁移率增大，然后这些变化趋于减缓，甚至开始呈恶化趋势．快速热氮化ＳｉＯｘＮｙ为介质的ＭＯＳＦＥＴ的改善效果要比常规热氮化的好．实验证明，上述参数的改善是由于界面态密度和固定电荷密度减小的结果．文中利用杂质吸除和应力补偿的机理进行分析．