一种抗辐射加固功率器件──VDMNOSFET

采用 Si3N4- Si O2 双层栅介质及自对准重掺杂浅结 P+区研制出了一种抗辐射加固功率器件—— VDMNOS-FET (垂直双扩散金属 -氮化物 -氧化物 -半导体场效应晶体管 ) .给出了该器件的电离辐射效应及瞬态大剂量辐射的实验数据 ,与常规 VDMOSFET相比获得了良好的抗辐射性能 .对研制的 2 0 0 V VDMNOSFET,在栅偏压 +10 V,γ 总剂量为 1Mrad (Si)时 ,其阈值电压仅漂移了 - 0 .5 V,跨导下降了 10 % .在 γ瞬态剂量率达 1× 10 1 2 rad(Si) /s时 ,器件未发生烧毁失效 .实验结果证明 Si3N4- Si O2 双层栅介质及自对准重掺杂浅结 P+区显著地改善了功率 MOS器件的     

一种改善三栅分栅快闪存储器耐久性能的方法

基于三栅分栅闪存在擦除操作F-N隧穿停止时界面电场恒定的特性,提出一种动态擦除电压模型,该模型基于稳定循环操作后浮栅电位的理念,通过实时可监测的浮栅电位值来动态调节闪存器件擦除操作的工作电压,提升了三栅分栅闪存器件的耐久特性.从实际监测数据可以看出,为保持稳定的浮栅电位,浮栅擦除操作电压随着编程/擦除循环次数先快速增加,并在循环10 000次后逐渐趋于饱和.相对于传统的恒擦除电压方式,通过这种新的动态擦除电压方式,器件在经过100 000次循环编程/擦除后阈值电压的漂移从原始1.2V降低为小于0.4V,优化了器件耐久性的工作窗口约0.8V.     

碳化硅MOSFET电学参数的电容-电阻法评估

阈值电压、栅内阻、栅电容是碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的重要电学参数,但受限于器件寄生电阻、栅介质界面态等因素,其提取过程较为复杂且容易衍生不准确性。文章通过器件建模和实验测试,揭示了MOSFET的栅电容非线性特征,构建了电容-电阻串联电路测试方法,研究了SiC MOSFET的栅内阻和阈值电压特性。分别获得栅极阻抗和栅源电压、栅极电容和栅源电压的变化规律,得到栅压为-10V时的栅内阻与目标值误差小于0.5Ω,以及串联电容相对栅源电压变化最大时的电压近似为器件阈值电压。相关结果与固定电流法作比较,并分别在SiC平面栅和沟槽栅MOSFET中得到验证。因此,该种电容-电阻法为SiC MOSFET器件所面临的阈值电压漂移、栅极开关振荡现象提供较为便捷的评估和预测手段。     

CMOS器件的等时、等温退火效应

研究了辐射后CMOS器件的等温、等时退火特性,给出了n MOSFET和p MOSFET器件不同条件下的对比结果.研究表明:10 0℃等温退火是最有效的,等时退火所需的全过程时间最短,通过2 5℃与10 0℃等温退火结果的比较,可以确定此种器件的加速因子.相对于0 V和浮空偏置条件,在+5 V栅偏压退火情况下,阈值电压恢复速度快,恢复程度大.     

低栅漏电的增强型InAlN/GaN MISHEMT

中文：本文报道了采用热氧化的技术实现低栅泄漏电的增强型InAlN/GaN MISHEMT。在VDS=5V和VGS=0V时,关态漏极电流达到了10-7A/mm。器件的阈值电压为2.2V。当VDS=5V时,漏极电流在VGS=4.5V时,达到349mA/mm,在VGS=3.4V时,最大跨导为179ms/mm。在当VGS= -15V时候,器件的反向栅泄漏电流达到4.9?10-7A/mm。     

环境温度、电离辐射剂量率对NMOSFET器件特性参数的影响

研究了辐射环境温度、辐射剂量率、退火温度和退火偏置对 CC40 0 7NMOS器件阈值电压的影响 .研究发现 ,低温 (- 30℃ )辐照感生的氧化物陷阱电荷比室温 (2 5℃ )多 ,界面态电荷比室温要少 ;受不同 γ剂量率辐射时 ,阈值电压的漂移程度不一样 ,在总剂量相同情况下 ,辐射剂量率高时 ,阈值电压的漂移量也大 ;辐照后 ,NMOS器件 10 0℃退火速度要大于 2 5℃退火速度 ,+5 V栅偏压退火情况要大于浮空偏置情况 .并对以上现象进行了分析和解释     

氟处理增强型InAlN/GaN HEMT直流和射频特性分析

报道了使用氟处理的方法制备的InAlN/GaN 增强型器件。 器件的阈值电压为0.86V。 在VGS=0 V ,VDS=5 V下得到器件跨导为0mS, 表现出了完全的关态特性。氟处理之后器件的栅漏电得到了降低。0.3μm栅长器件的电流截至频率（fT）与最大振荡频率(fMAX)分别为29.4GHz和36.7GHz。建立了器件的小信号模型用来描述器件本征与寄生参量。     

碳纳米管场效应型DMMP气敏传感器研究

基于单壁碳纳米管(SWCNT)的场效应气体传感器由于具有传感性能好、体积小、室温操作和加偏压自我解吸附等优良性能,有着广泛的应用前景。利用单壁碳纳米管自组装技术在SiO2/Si基底上制备均匀分布的SWCNT薄膜,将其作为沟道制作了具有灵敏开关特性的场效应晶体管(FET),该FET器件的开关比达到105。将此FET器件作为气体传感芯片用于甲基膦酸二甲酯(DMMP)气体分子的检测。结果显示,当通入DMMP气体时,器件的阈值电压向负栅电压方向移动。当DMMP体积分数为5×10-6,栅压为-10 V时,器件的灵敏度达到32%,响应时间为300 s。在15 V的栅压下器件能够很快地实现气体解吸附。     

1200V大容量SiC MOSFET器件研制

采用平面栅MOSFET器件结构,结合优化终端场限环设计、栅极bus-bar设计、JFET注入设计以及栅氧工艺技术,基于自主碳化硅工艺加工平台,研制了1200V大容量SiC MOSFET器件.测试结果表明,器件栅极击穿电压大于55V,并且实现了较低的栅氧界面态密度.室温下,器件阈值电压为2.7V,单芯片电流输出能力达到50A,器件最大击穿电压达到1600V.在175℃下,器件阈值电压漂移量小于0.8V;栅极偏置20V下,泄漏电流小于45nA.研制器件显示出优良的电学特性,具备高温大电流SiC芯片领域的应用潜力.     

采用ALD Al2O3作为栅介质的薄势垒增强型AlGaN/GaN MIS-HEMT

本文报道了高性能的增强型（E-mode）氮化镓（GaN）基金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）,该器件势垒层为5-nm厚的铝镓氮（Al0.3Ga0.7N）,并采用氮化硅（SiN）钝化来控制二维电子气（2DEG）密度。与SiN钝化不同,采用原子层淀积（ALD）技术生长的氧化铝（Al2O3）不会增强异质结中的2DEG密度。刻蚀栅区的SiN介质可以耗尽沟道电子,之后采用ALD Al2O3作为栅介质,可以实现MIS结构。栅长为1 μm的E-mode MIS-HEMT具有657mA/mm的最大饱和电流（IDS）、187mS/mm的最大跨导（gm）和1V的阈值电压（Vth）。与相应的E-mode HEMT对比,由于Al2O3栅介质的引入,使器件的性能得到了很大的提升。本文对于同时实现高的Vth和IDS提供了很好的方法。     

基于非晶态铌酸锌铋薄膜的新型反熔丝器件

本文提出了一种基于非晶态铌酸锌铋（a-BZN）介质材料的新型反熔丝器件并对其性能特征进行了研究。考察了a-BZN反熔丝器件的关态特性,选用从上至下的编程方向对反熔丝器件进行击穿,其击穿电压约为6.56V。获得了a-BZN反熔丝器件的关态电阻,约为1GΩ。表征分析了击穿后的a-BZN反熔丝器件的表面形貌。研究了a-BZN反熔丝器件的编程特性以及编程后的开态特性,结果表明a-BZN反熔丝器件所需编程时间约为0.46ms,编程后其开态电阻约为26.1Ω。对比分析了a-BZN反熔丝器件与结晶态铌酸锌铋（cp-BZN）反熔丝器件和栅氧反熔丝器件在性能特征等方面的差异。     

低压5V pMOS器件在不同栅偏置应力下的热载流子注入退化机理研究

研究了低压pMOS器件热载流子注入HCI（hot-carrier injection）退化机理,分析了不同的栅压应力下漏极饱和电流（Idsat）退化出现不同退化趋势的原因。结合实测数据并以实际样品为模型进行了器件仿真,研究表明,快界面态会影响pMOS器件迁移率,导致Idsat的降低;而电子注入会降低pMOS器件阈值电压（Vth）,导致Idsat的上升。当栅压为-7.5V时,界面态的产生是导致退化的主要因素,在栅压为-2.4V的应力条件下,电子注入在热载流子退化中占主导作用。     

IGBT的总剂量辐射效应及加固

本文研究一种“反程序”辐射加固工艺，将所有的高温处理过程放在栅氧化之前，并使栅氧化后续工艺低温化，在此基础上，采用“反程序”辐射加固工艺研制出的IGBT加固器件，其抗总剂量辐射性能远远优于采用常规工艺制造出的IGBT器件。对于栅氧化层厚度为70nm的加固器件，在VGS=十10V（直流和脉冲）、VGS=OV等不同栅偏量下，辐射剂量达到IX10~3（Gy（St))时，阈值电压的漂移量小于一1．OV，跨导变化小于10％。采用此工艺，预计抗总剂量辐射能力可达到10~4Gy（Si）以上。     

自对准掺磷多晶硅栅MOS器件的辐照加固

众所周知,工艺步骤强烈地影响MOS氧化层的辐射容限。本文介绍用离子注入法形成自对准多晶硅栅MOSFET源漏区的效果。抗辐射强度有规律地随n~ 和p~ 离子注入能量及掩蔽的多晶硅层厚度的变化而变化。对固定的多晶硅层厚度,存在一个使器件的性能和抗辐射特性最佳的注入能量,而其它注入能量往往会使抗辐射强度降低。这已为电容实验所证实。在总剂量为3×10~5拉德(Si)的辐射时,用这里介绍的最佳辐射加固工艺制造的n沟道器件阈值电压从-6.1V降到-1.8V。而在1×10~6拉德(Si)的辐射时,P沟道器件的阈值电压降低了4.5V。在1×10~6拉德(Si)的辐射中,8位运算器(ALU)器件仍能很好地工作。     

Nb∶SrTiO3阻变单元及1T1R复合结构的电离辐射总剂量效应研究

开展了Nb∶SrTiO_(3)阻变单元及1T1R复合结构的X射线总剂量效应实验研究。结果表明,Nb∶SrTiO_(3)阻变单元在累积剂量达到10 Mrad(Si)时依然能够保持良好的阻变特性,高、低阻态未发生逻辑混乱。1T1R复合结构中的NMOS选通晶体管对电离辐射较为敏感,在栅氧化层中辐射感生氧化物陷阱电荷的作用下,NMOS器件阈值电压逐渐向负方向漂移,泄漏电流逐渐增加,进一步导致关态条件下(V_(G)=0 V)对阻变存储单元的错误读写。通过选用抗辐射加固NMOS选通晶体管,可显著提升1T1R复合结构的抗总剂量能力。     

P+多晶Si1-xGex功函数对异质结CMOS器件电学特性影响的模拟研究

为使垂直层叠SiGe/Si异质结CMOS器件具有匹配的阈值电压,利用二维器件模拟器MEDICI模拟分析了p 多晶Si1-xGex栅的功函数对此类器件直流与交流特性参数的影响,得出在P 多晶Si1-xGex功函数W=0.85 eV,即Ge组分x=0.36时,此类器件的p-MOSFET与n-MOSFET具有匹配的阈值电压,分别为VTp=-0.215 V和VTn=O.205 V.为此类器件的优化设计和制备提供了理论依据.     

高性能双栅复合介质ZnO薄膜晶体管的模拟

提出ZnO薄膜晶体管的一种新型结构——双栅复合介质结构,并利用ATLAS软件对双栅复合介质结构与双栅单介质结构进行仿真。对比分析结果表明,采用复合介质材料可以明显提高器件的电学特性,在相同偏置条件下,双栅复合介质结构饱和电流为5.5×10-5 A,阈值电压为5.83V,亚阈值斜率为0.128V/dec,开关电流比为109;双栅单介质结构相应值分别为1.3×10-7 A、15.5V、0.297V/dec和108。通过晶界势垒高度随VGS变化分析了新型结构阈值电压降低的物理机制。     

基于聚合物绝缘栅的低电压有机薄膜晶体管

利用甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙脂为栅绝缘层制备了酞箐铜有机薄膜晶体管,在电压为10V时器件具有较好的性能,栅绝缘层的漏电流密度低至2×10-8A/cm2 。测量其电容特性,该绝缘薄膜的介电常数介于3.9-5.0 。通过对绝缘层的减薄,阈值电压由 -3.5V 升至-2.0V,该酞箐铜有机薄膜晶体管可以在低电压下工作,其场效应迁移率为1.2×10-3 cm2/Vs 。     

X波段高输出功率凹栅AIGaN／GaN HEMT

使用自主研制的SiC衬底GaNHEMT外延材料，研制出高输出功率A1GaN／GaNHEMT，优化了器件研制工艺，比接触电阻率小于1．0×10^-6Ω·cm^2，电流崩塌参量小于10％，击穿电压大于80V．小栅宽器件工作电压达到40V，频率为8GHz时输出功率密度大于10W／mm．栅宽为2mm单胞器件，工作电压为28V，频率为8GHz时，输出功率为12．3W，功率增益为4．9dB，功率附加效率为35％．四胞内匹配总栅宽为8mm器件，工作电压为27V时，频率为8GHz时，输出功率为33．8W，功率增益为6．3dB，功率附加效率为41．77％，单胞器件和内匹配器件输出功率为目前国内该器件输出功率的最高结果．     

基板温度对氧化锌薄膜晶体管性能的影响

以ITO玻璃为衬底,利用射频磁控溅射制备了以氧化硅为绝缘层的氧化锌薄膜晶体管。研究了氧化锌薄膜制备过程中不同的衬底温度（衬底温度分别为室温、100℃ 和200℃）对于器件性能的影响。和室温下制备的氧化锌薄膜晶体管相比,衬底温度200℃条件下制备的器件的场效应迁移率提高了94% （从1.6cm2/Vs 提高至3.11cm2/Vs）,亚阈值摆幅 从2.5V/dec 降低至1.9 V/dec 而且阈值电压漂移也从18V 减小至3V （老化电压为25V的正栅压,老化时间为1小时）。实验结果表明,衬底加热对于氧化锌薄膜晶体管的迁移率、亚阈值摆幅和偏压稳定性有明显的影响。利用原子力显微镜AFM对氧化锌薄膜的特性就行了研究,器件性能提高的原因也在文中进行了阐述。