基于单π模型的RF螺旋电感模型及参数提取法

提出了一种基于单π模型的RF螺旋电感等效电路模型及参数提取方法。该模型在传统单π模型基础上,增加支路间的并联RC网络来表征衬底耦合。在串联支路,增加RL网络来模拟趋肤效应和邻近效应。采用分频段的方法来合理简化等效电路。采用直接解析法来获得等效电路网络中所有的模型参数,无需任何优化。验证结果表明,在0~40 GHz范围内,模型值与仿真值吻合较好。该模型及参数提取方法不仅能简化计算量,还能更好地解释电路行为,对RFIC设计有参考价值。     

22 nm FDSOI器件的制备与背偏效应研究

提出了一种基于后栅极工艺的22 nm 全耗尽绝缘体上硅(FDSOI)器件的制备方法。基于电学测试结果,分析了器件的基本性能,研究了背栅偏压对器件性能的影响。结果表明,器件的开关电流比比较高、亚阈值摆幅较小,符合产业的一般标准。背栅偏压对长沟道和短沟道器件的阈值电压均有明显的影响。电路设计人员可以根据不同需求,选择工作在正向体偏置(FBB)模式或者反向体偏置(RBB)模式的器件。     

基于神经网络的逻辑门NBTI退化建模与计算

提出了基于神经网络的逻辑门退化延迟模型。根据逻辑门延迟数据特征,采用神经网络BP算法,对仿真样本数据进行训练,获得7种基本逻辑门延迟退化计算方法以及网络模型参数。基于45 nm CMOS工艺进行验证,模型计算值与Spice仿真数据的误差不超过5%。在此基础上,提出NBTI效应下的电路路径延迟退化计算流程,并编写计算程序,对基本逻辑门构成的任意组合逻辑电路(ISCAS85)进行NBTI退化分析,获得路径时序的NBTI退化量。采用该模型,可在电路设计阶段预测电路时序,为高性能、高可靠性数字集成电路的设计提供重要依据。     

14 nm FinFET栅围寄生电容的建模与拟合

提出了一种基于保角映射方法的14 nm鳍式场效应晶体管(FinFET)器件栅围寄生电容建模的方法。对FinFET器件按三维几何结构划分寄生电容的种类,再借助坐标变换推导出等效电容计算模型,准确表征了不同鳍宽、鳍高、栅高和层间介质材料等因素对寄生电容的依赖关系。为了验证该寄生电容模型的准确性,对不同结构参数的寄生电容进行三维TCAD仿真。结果表明,模型计算结果与仿真结果的拟合度好,准确地反映了器件结构与寄生电容之间的依赖关系。     

单界面陷阱对7 nm P型GAAFET性能影响研究

采用3D TCAD软件仿真分析了单界面陷阱对7 nm P型全环栅场效应晶体管DC和AC性能的影响。研究结果表明:单个陷阱能使转移特性曲线发生严重偏移;当单界面陷阱位于沟道中心附近且陷阱能级靠近导带时,对关态电流和阈值电压的影响最大;陷阱使栅电容的相对变化量小于1%;环栅晶体管沟道长度和纳米线直径的缩小会加重陷阱对器件性能的影响,高介电常数材料的Spacer可减小陷阱引起的沟道能带弯曲程度,从而缓解陷阱对器件性能的影响。在调节器件结构参数使器件性能最大化的同时,应使陷阱对器件性能的影响最小化。     

功率半导体器件辐射效应综述

功率半导体器件是航天器电源系统中的核心元件,太空环境中的粒子辐射会使其发生失效。首先,总结了硅功率半导体器件几种主要的辐射效应。然后,介绍了近年来一些新的研究成果和研究热点。最后,对第三代半导体功率器件中的辐射效应进行了简单介绍。     

SiGe HBT单粒子瞬态TCAD仿真研究

借助于TACD数值仿真,对具有交叉指状结构的锗硅异质结双极型晶体管(SiGeHBT)中由重离子辐射诱导的单粒子瞬态(SET)效应展开了详细的研究.首先分析了重离子辐射诱导的电势和场强的变化,阐明了SiGe HBT中单粒子瞬态机制.然后,通过对比重离子入射至器件不同位置时各电极的瞬态电流和感生电荷的收集情况,确定了集电极/衬底(CS)结及附近区域为SiGe HBT单粒子瞬态的敏感区域.结果表明相对于集电极和衬底的电荷收集,基极和发射极收集的电荷可忽略不计.此外,各电极的瞬态电流和电荷收集还具有明显的位置依赖性.上述结果可为SiGe HBT单粒子效应的抗辐射加固提供有力的指导依据.     

背板掺杂与窗口位置对SELBOX器件调控研究

介绍了一种采用HK-first MG-last FDSOI工艺制作的选择性埋氧(SELBOX)器件。利用TCAD,对不同背板掺杂类型和埋氧层窗口位置的SELBOX器件进行直流仿真分析,再与FDSOI器件的直流参数进行比对,得到SELBOX器件的直流性能对背板掺杂类型和埋氧层窗口位置的依赖关系。进一步分析SELBOX器件的下表面电势分布,发现背板掺杂类型和埋氧层窗口位置对器件直流性能的物理调控机制。仿真结果表明,背板掺杂类型决定SELBOX器件的直流性能能否得到增强,埋氧层窗口位置与漏端的距离决定器件直流性能增强的程度。     

新型独立三栅FinFET单粒子瞬态效应TCAD分析

针对独立三栅FinFET器件及其反相器的单粒子瞬态效应展开了深入研究。首先分析了N型独立三栅器件中最敏感区域的位置以及不同工作电压对器件敏感性的影响。然后,基于独立三栅器件独特的电流控制方式搭建五种不同工作模式的反相器单元,对重离子撞击NMOS下拉管最敏感区域的单粒子瞬态效应(SET)敏感性进行了比较。三维数值TCAD仿真结果表明,脉冲峰值电流与重离子在沟道中的路径体积成正比,且最敏感区域为漏与沟道之间的空间电荷区,工作电压会影响沟道势垒,从而影响器件的SET。另外,不同工作模式的反相器对改善抗辐照能力具有参考意义。     

3 nm环栅场效应管射频小信号等效电路模型

针对3 nm环栅场效应晶体管,提出了一种射频小信号等效电路模型及基于有理函数拟合的解析模型参数提取方法。首先,在关态条件下提取不受偏置影响的非本征栅/源/漏极电阻、栅到源/漏电容、衬底电容和电阻。然后,在不同偏置条件下提取受偏置影响的本征模型参数。使用Sentaurus TCAD和Matlab对器件进行仿真并拟合得到相关参数,在ADS中验证等效电路模型。结果表明,在10 MHz~300 GHz频率范围内,TCAD仿真与等效电路仿真S参数的最大误差低于2.69%,证实了所建立模型及建模方法的准确性。该项研究成果对射频集成电路设计具有参考价值。