PDSOI nMOSFETs关态击穿特性

分别采用不同的背栅沟道注入剂量制成了部分耗尽绝缘体上硅浮体和H型栅体接触n型沟道器件.对这些器件的关态击穿特性进行了研究.当背栅沟道注入剂量从1.0×1013增加到1.3×1013cm-2,浮体n型沟道器件关态击穿电压由5.2升高到6.7V,而H型栅体接触n型沟道器件关态击穿电压从11.9降低到9V.通过测量寄生双极晶体管静态增益和漏体pn结击穿电压,对部分耗尽绝缘体上硅浮体和H型栅体接触n型沟道器件的击穿特性进行了定性解释和分析.     

SOI LDMOSFET的背栅特性

在绝缘体上硅衬底上,制备了栅长为0.5μm的低势垒体接触结构和源体紧密接触结构的横向双扩散功率晶体管.详细研究了器件的背栅特性.背栅偏置电压对横向双扩散功率晶体管的前栅亚阈值特性、导通电阻和关态击穿特性均有明显影响.相比于源体紧密接触结构,低势垒体接触结构横向双扩散功率晶体管的背栅效应更小,这是因为低势垒体接触结构更好地抑制了浮体效应和背栅沟道开启.还介绍了一种绝缘体上硅横向双扩散功率晶体管的电路模型,其包含前栅沟道,背栅沟道和背栅偏置决定的串联电阻.     

SOI LDMOSFET的背栅特性

在绝缘体上硅衬底上,制备了栅长为0.5μm的低势垒体接触结构和源体紧密接触结构的横向双扩散功率晶体管. 详细研究了器件的背栅特性. 背栅偏置电压对横向双扩散功率晶体管的前栅亚阈值特性、导通电阻和关态击穿特性均有明显影响. 相比于源体紧密接触结构,低势垒体接触结构横向双扩散功率晶体管的背栅效应更小,这是因为低势垒体接触结构更好地抑制了浮体效应和背栅沟道开启. 还介绍了一种绝缘体上硅横向双扩散功率晶体管的电路模型,其包含前栅沟道,背栅沟道和背栅偏置决定的串联电阻.     

PDSOI体源连接环形栅nMOS特性研究

提出了一种基于部分耗尽绝缘体上硅的体源连接环形栅nMOS器件,并讨论了相应的工艺技术和工作机理。采用体源连接环形栅器件结构,有效地抑制了浮体环形栅器件中存在的浮体效应和寄生双极晶体管效应,使器件性能得到很大的提高。消除了浮体环形栅器件的反常亚阈值斜率和Kink效应,DIBL从120.7mV/V降低到3.45mV/V,关态击穿电压从4.8V提高到12.1V。最后指出,体源连接环形栅器件非常适合于抗辐照加固等应用领域。     

用于智能功率集成电路的PTG-LDMOST

提出一种用于智能功率集成电路的基于绝缘体上硅(SOI)的部分槽栅横向双扩散MOS晶体管(PTG-LDMOST)。PTG-LDMOST由传统的平面沟道变为垂直沟道,提高了器件击穿电压与导通电阻之间的折衷。垂直沟道将开态电流由器件的表面引向体内降低了导通电阻,而且关态的时候耗尽的JFET区参与耐压,提高单位漂移区长度击穿电压。仿真结果表明:对于相同的10微米漂移区长度,新结构的击穿电压从常规结构的111V增大到192V,增长率为73%。     

0.8 μm PDSOI CMOS器件和环振电路研究

研究了0.8μm部分耗尽绝缘体上硅(PDSOI)CMOS器件和电路,开发出成套的0.8μmPDSOI CMOS工艺.经过工艺投片,获得了性能良好的器件和电路.其中,当工作电压为5 V时,基于浮体SOI CMOS技术的0.8μm 101级环振单级延时为49.5 ps;基于H型栅体引出SOI CMOS技术的0.8μm 101级环振单级延时为158 ps.同时,对PDSOI CMOS器件的特性,如浮体效应、背栅特性、反常亚阈值斜率、击穿特性和输出电导变化等进行了讨论.     

采用半背沟注入提高部分耗尽SOI nMOSFETs的漏源击穿电压

制备了采用半背沟注入的浮体和体接触部分耗尽SOI nMOSFETs.测试结果表明这样的器件相对于传统的部分耗尽SOI nMOSFETs来说,在提高击穿电压和延缓翘曲现象发生方面有良好的表现,并且背栅阈值电压没有太大的变化.数值模拟表明降低的电场有助于击穿特性的提高和翘曲现象的延缓.详细分析了提高击穿特性和延缓翘曲效应的原因.     

提高SOI器件和电路性能的研究

在分析SOI器件的浮体效应、击穿特性、背栅阈值、边缘漏电、ESD及抗辐照特性的基础上,提出了提高SOI器件和电路性能的技术途径.体接触是防止浮体效应的最好方法;正沟道和背沟道的BF2/B离子注入可以分别满足阈值和防止背栅开启的需要;SOI器件栅电极的选取严重影响器件的性能;源区的浅结有助于减小寄生npn双极晶体管的电流增益;而自对准硅化物技术为SOI器件优良特性的展现发挥了重要作用.研究发现,采用综合加固技术的nMOS器件,抗总剂量的水平可达1×106rad(Si).     

提高SOI器件和电路性能的研究

在分析SOI器件的浮体效应、击穿特性、背栅阈值、边缘漏电、ESD及抗辐照特性的基础上,提出了提高SOI器件和电路性能的技术途径.体接触是防止浮体效应的最好方法;正沟道和背沟道的BF2/B离子注入可以分别满足阈值和防止背栅开启的需要;SOI器件栅电极的选取严重影响器件的性能;源区的浅结有助于减小寄生npn双极晶体管的电流增益;而自对准硅化物技术为SOI器件优良特性的展现发挥了重要作用.研究发现,采用综合加固技术的nMOS器件,抗总剂量的水平可达1×106rad(Si).     

SOI反偏肖特基势垒动态阈值MOS特性

将Ti硅化物-p型体区形成的反偏肖特基势垒结构引入绝缘体上硅动态阈值晶体管.传统栅体直接连接DTMOS,为了避免体源二极管的正向开启,工作电压应当低于0.7V.而采用反偏肖特基势垒结构,DTMOS的工作电压可以拓展到0.7V以上.实验结果显示,室温下采用反偏肖特基势垒SOI DTMOS结构,阈值电压可以动态减小200mV.反偏肖特基势垒SOI DTMOS结构相比于传统模式,显示出优秀的亚阈值特性和电流驱动能力.另外,对浮体SOI器件、传统模式SOI器件和反偏肖特基势垒SOI DTMOS的关态击穿特性进行了比较.     

绝缘体上硅动态阈值nMOSFETs特性研究

基于绝缘体上硅技术,提出并研制动态阈值nMOSFETs结构.阐述了动态阈值nMOSFETs的工作原理.动态阈值nMOSFETs的阈值电压从VBS=0 V时的580 mV动态变化到VBS=0.6 V时的220 mV,但是这种优势并没有以增加漏电流为代价.因此动态阈值nMOSFETs的驱动能力较之浮体nMOSFETs在低压情况下,更具有优势.工作电压为0.6 V时,动态阈值nMOSFETs的驱动能力是浮体的25.5倍,0.7 V时为12倍.而且浮体nMOSFETs中的浮体效应,诸如Kink效应,反常亚阈值斜率和击穿电压降低等,均被动态阈值nMOSFETs结构有效抑制.     

部分耗尽型注氟SIMOX器件的电离辐射效应

研究了采用向SIMOX圆片埋氧层中注入F离子的方法来改善SIMOX的抗总剂量辐射能力，通过比较未注F样品和注F样品的辐照前后SIMOX器件Ids-Vgs特性和阈值电压，发现F具有抑制辐射感生PMOSFET和NMOSFET阈值电压漂移的能力，并且可以减小NMOSFET中由辐照所产生的漏电流。说明在SOI材料中前后Si/Si02界面处的F可以减少空穴陷阱浓度，有助于提高SIMOX的抗总剂量辐射能力。     

Improved hot-carrier and short-channel performance in vertical nMOSFETs with graded channel doping

Graded doping profile in the channel of vertical sub-100-nm nMOSFETs was investigated in this study. Conventional single-step ion implantation was used to form the asymmetric graded doping profile in the channel. No large-angle-tilt implant is needed. The device processing is compatible with conventional CMOS technology. In a graded-channel-doping device, with the higher doping near the source, drain induced barrier lowering (DIBL) and the off-state leakage current are reduced significantly. The graded doped channel also has a lower longitudinal electric field near the drain. Therefore, hot-carrier related reliability is improved substantially with this type of device structure.     

4H-SiC埋沟MOSFET的研制

研制了4H-SiC热氧化生长氧化层埋沟nMOSFET.用室温下N离子注入的方法形成埋沟区和源漏区,然后在1600℃进行激活退火.离子注入所得到的埋沟区深度大约为0.2μm.从转移特性提取出来的峰值场效应迁移率约为18.1cm2/(V·s).造成低场效应迁移率的主要因素可能是粗糙的器件表面(器件表面布满密密麻麻的小坑).3μm和5μm器件的阈值电压分别为1.73V和1.72V.3μm器件饱和跨导约为102μS( V G=20V, V D=10V).     

注氮工艺对SIMOX器件电特性的影响

研究了氮离子注入对SIMOX器件电特性的影响． 氮注入SIMOX的埋氧层并退火后，将减小前栅MOSFET/SIMOX的阈电压，提高其漏源击穿电压但对栅击穿电压影响较小.氮注入方式对SIMOX器件的I-V特性有重要影响．     

Influence of Floating Body Effect on Radiation Hardness of PD SOI nMOSFETs

H-gate and closed-gate PD SOI nMOSFETs are fabricated on SIMOX substrate,and the influence of floating body effect on the radiation hardness is studied.All the subthreshold characteristics of the devices do not change much after radiation of the total dose of 1e6rad(Si).The back gate threshold voltage shift of closed-gate is about 33% less than that of Hgate device.The reason should be that the body potential of the closed-gate device is raised due to impact ionization,and an electric field is produced across the BOX.The floating body effect can improve the radiation hardness of the back gate transistor.     

PD SOI nMOSFETs中浮体效应对辐照性能的影响

在SIMOX衬底上制备了H形栅和环形栅PD SOI nMOSFETs,并研究了浮体效应对辐照性能的影响.在106rad(Si)总剂量辐照下,所有器件的亚阈特性未见明显变化.环形栅器件的背栅阈值电压漂移比H型栅器件小33%,其原因是碰撞电离使环形栅器件的体区电位升高,在埋氧化层中形成的电场减小了辐照产生的损伤.浮体效应有利于改进器件的背栅抗辐照能力.     

Impacts of gate structure on dynamic threshold SOI nMOSFETs

The effects of different substrate-contact structures (T-gate and H-gate) dynamic threshold voltage silicon-on-insulator (SOI) nMOSFETs (DTMOS) have been investigated. It is found that H-gate structure devices have higher driving current than T-gate under DTMOS-mode operation. This is because H-gate SOI devices have larger body effect factor (/spl gamma/), inducing a lager reduction of threshold voltage. Besides, it is found that drain-induced-barrier-lowering (DIBL) is dramatically reduced for both T-gate and H-gate structure devices when devices are operated under DTMOS-mode.