硅基单片式复合晶体管的结构参数对高功率微波损伤效应的影响（英文）

建立了三种不同结构的硅基单片式复合晶体管(由T1和T2两个晶体管构成)的二维电热模型,研究了高功率微波对不同结构的硅基单片式复合晶体管的损伤效应的影响。获得了不同器件结构下导致复合晶体管损伤的损伤功率阈值和损伤能量阈值分别与脉宽的关系。结果表明,当复合晶体管的总体尺寸不变而T2和T1晶体管的面积比值更大时需要更多的功率和能量来损伤器件。通过分析器件内部电场、电流密度和温度分布的变化,得到了复合晶体管的结构对其微波损伤效应的影响规律。对比发现,三种结构的复合晶体管的损伤点均位于T2管的发射极附近,随着T2和T1晶体管面积比的增大,电场、电流密度和温度在器件内部的分布将变得更加分散。此外,在发射极处增加外接电阻Re,研究表明损伤时间随发射极电阻的增大而增加。因此可以得出结论,适当改变器件结构或增加外接元件可以增强器件的抗微波损伤能力。晶体管的仿真毁伤点与实验结果一致。     

具有P型覆盖层新型超级结横向双扩散功率器件

为了设计功率集成电路所需要的低功耗横向双扩散金属氧化物半导体器件(lateral double-diffused MOSFET), 在已有的N型缓冲层超级结LDMOS(N-buffered-SJ-LDMOS)结构基础上, 提出了一种具有P型覆盖层新型超级结LDMOS结构(P-covered-SJ-LDMOS). 这种结构不但能够消除传统的N沟道SJ-LDMOS由于P型衬底产生的衬底辅助耗尽问题, 使得超级结层的N区和P区的电荷完全补偿, 而且还能利用覆盖层的电荷补偿作用, 提高N型缓冲层浓度, 从而降低了器件的比导通电阻. 利用三维仿真软件ISE分析表明, 在漂移区长度均为10 μm的情况下, P-covered-SJ-LDMOS的比导通电阻较一般SJ-LDMOS结构降低了59%左右, 较文献提出的N型缓冲层 SJ-LDMOS(N-buffered-SJ-LDMOS)结构降低了43%左右.     

阶梯AlGaN外延新型Al0.25Ga0.75N/GaNHEMTs器件实验研究

本文报道了作者提出的阶梯AlGaN外延层新型AlGaN/GaN HEMTs结构的实验结果. 实验利用感应耦合等离子体刻蚀(ICP)刻蚀栅边缘的AlGaN外延层, 形成阶梯的AlGaN 外延层结构, 获得浓度分区的沟道2DEG, 使得阶梯AlGaN外延层边缘出现新的电场峰, 有效降低栅边缘的高峰电场, 从而优化了AlGaN/GaN HEMTs器件的表面电场分布. 实验获得了阈值电压-1.5 V的新型AlGaN/GaN HEMTs器件. 经过测试, 同样面积的器件击穿电压从传统结构的67 V提高到新结构的106 V, 提高了58%左右; 脉冲测试下电流崩塌量也比传统结构减少了30%左右, 电流崩塌效应得到了一定的缓解.     

考虑晶粒尺寸效应的超薄(10–50 nm) Cu电阻率模型研究

结合Marom模型与实验数据, 给出了晶粒尺寸与金属薄膜厚度的关系式. 基于已有的理论模型, 针对厚度为10–50 nm Cu薄膜, 考虑到表面散射与晶界散射以及电阻率晶粒尺寸效应, 提出一种简化电阻率解析模型. 结果表明, 在10–20 nm薄膜厚度范围内, 考虑晶粒尺寸效应后的简化模型与现有实验数据符合得更好. 相对于Lim, Wang与Marom模型, 所提模型的相对标准差分别降低74.24%, 54.85%, 78.29%. 关键词： 表面散射 晶界散射 晶粒尺寸效应 平均自由程     

一种考虑硅通孔电阻-电容效应的三维互连线模型

硅通孔(TSV)是三维集成电路的一种主流技术.基于TSV寄生参数提取模型,对不同物理尺寸的TSV电阻-电容(RC)参数进行提取,采用Q3D仿真结果验证了模型精度.分析TSVRC效应对片上系统的性能及功耗影响,推导了插入缓冲器的三维互连线延时与功耗的解析模型.在45nm互补金属氧化物半导体工艺下,对不同规模的互连电路进行了比较分析.模拟结果显示,TSVRC效应导致互连延时平均增加10%,互连功耗密度平均提高21%;电路规模越小,TSV影响愈加显著.在三维片上系统前端设计中,包含TSV寄生参数的互连模型将有助于设计者更加精确地预测片上互连性能.     

考虑非均匀温度分布效应的缓冲器插入最优尺寸研究

基于非均匀温度分布效应对互连延时的影响, 提出了一种求解互连非均匀温度分布情况下的缓冲器最优尺寸的模型. 给出了非均匀温度分布情况下的RC互连延时解析表达式, 通过引入温度效应消除因子, 得出了最优插入缓冲器尺寸以使互连总延时最优. 针对90 nm和65 nm工艺节点, 对所提模型进行了仿真验证, 结果显示, 相较于以往同类模型, 本文所提模型由于考虑了互连非均匀温度分布效应, 更加准确有效, 且在保证互连延时最优的情况下有效地提高了芯片面积的利用.     

F离子注入新型Al0．25Ga0．75N／GaNHEMT器件耐压分析

为了缓解AlGaN／GaNhighelectronmobilitytransistors（HEMT）器件n型GaN缓冲层高的泄漏电流,本文提出了具有氟离子注入新型Al0．25Ga0．75N／GaNHEMT器件新结构．首先分析得出n型GaN缓冲层没有受主型陷阱时,器件输出特性为欧姆特性,这样就从理论和仿真方面解释了文献生长GaN缓冲层掺杂Fe,Mg等离子的原因．利用器件输出特性分别分析了栅边缘有和没有低掺杂漏极时,氟离子分别注入源区、栅极区域和漏区的情况,得出当氟离子注入源区时,形成的受主型陷阱能有效俘获源极发射的电子而减小GaN缓冲层的泄漏电流,击穿电压达到262v通过减小GaN缓冲层体泄漏电流,提高器件击穿电压,设计具有一定输出功率新型A1GaN／GaNHEMT提供了科学依据．     

Breakdown voltage analysis of Al0.25Ga0.75N/GaN high electron mobility transistors with partial silicon doping in the AlGaN layer

In this paper,two-dimensional electron gas（2DEG） regions in AlGaN/GaN high electron mobility transistors（HEMTs） are realized by doping partial silicon into the AlGaN layer for the first time.A new electric field peak is introduced along the interface between the AlGaN and GaN buffer by the electric field modulation effect due to partial silicon positive charge.The high electric field near the gate for the complete silicon doping structure is effectively decreased,which makes the surface electric field uniform.The high electric field peak near the drain results from the potential difference between the surface and the depletion regions.Simulated breakdown curves that are the same as the test results are obtained for the first time by introducing an acceptor-like trap into the N-type GaN buffer.The proposed structure with partial silicon doping is better than the structure with complete silicon doping and conventional structures with the electric field plate near the drain.The breakdown voltage is improved from 296 V for the conventional structure to 400 V for the proposed one resulting from the uniform surface electric field.     

Breakdown voltage analysis of Al_0.25Ga_0.75N/GaN high electron mobility transistors with partial silicon doping in the AlGaN layer

In this paper,two-dimensional electron gas(2DEG) regions in AlGaN/GaN high electron mobility transistors(HEMTs) are realized by doping partial silicon into the AlGaN layer for the first time.A new electric field peak is introduced along the interface between the AlGaN and GaN buffer by the electric field modulation effect due to partial silicon positive charge.The high electric field near the gate for the complete silicon doping structure is effectively decreased,which makes the surface electric field uniform.The high electric field peak near the drain results from the potential difference between the surface and the depletion regions.Simulated breakdown curves that are the same as the test results are obtained for the first time by introducing an acceptor-like trap into the N-type GaN buffer.The proposed structure with partial silicon doping is better than the structure with complete silicon doping and conventional structures with the electric field plate near the drain.The breakdown voltage is improved from 296 V for the conventional structure to 400 V for the proposed one resulting from the uniform surface electric field.