SOI CMOS器件研究

利用0．35μm工艺条件实现了性能优良的小尺寸全耗尽的器件硅绝缘体技术（SOI）互补金属氧化物半导体（FD SOI CMOS）器件,器件制作采用双多晶硅栅工艺、低掺杂浓度源／漏（LDD）结构以及突起的源漏区。这种结构的器件防止漏的击穿,减小短沟道效应（SCE）和漏感应势垒降低效应（DIBL）;突起的源漏区增加了源漏区的厚度并减小源漏区的串联电阻,增强了器件的电流驱动能力。设计了101级环形振荡器电路,并对该电路进行测试与分析。根据在3V工作电压下环形振荡器电路的振荡波形图,计算出其单级门延迟时间为45ps,远小于体硅CMOS的单级门延迟时间。     

多晶硅双栅全耗尽SOI CMOS器件与电路

对多晶硅双栅全耗尽SO I CM O S工艺进行了研究,开发出了1.2μm多晶硅双栅全耗尽SO I CM O S器件及电路工艺,获得了性能良好的器件和电路。NM O S和PM O S的阈值电压绝对值比较接近,且关态漏电流很小,NM O S和PM O S的驱动电流分别为275μA/μm和135μA/μm,NM O S和PM O S的峰值跨导分别为136.85 m S/mm和81.7 m S/mm。在工作电压为3 V时,1.2μm栅长的101级环振的单级延迟仅为66 ps。     

全耗尽SOI器件源/漏区抬升结构的形成（英文）

介绍了在全耗尽绝缘体上硅(FDSOI)结构上,通过在SOI表面外延生长形成金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)源/漏区抬升结构的方法。研究了不同的工艺参数对外延生长的影响,从而在合适的掺杂浓度下得到均匀的外延生长形貌。提出了两种新的途径来控制SOI的厚度:采用一种新的方法生长垫氧层,以及在源漏区外延生长前,在衬底外延生长硅薄膜层,从而补偿工艺导致的SOI损耗。这两种新的方法使SOI厚度增加了约5 nm。工艺优化后的FDSOI器件沟道厚度约为6 nm,源漏外延层厚度为20～30 nm。最后,阐述了外延成分对器件电学性能的影响。     

薄膜全耗尽SOI CMOS器件和电路

对全耗尽SOI(FD SOI)CMOS器件和电路进行了研究,硅膜厚度为70nm.器件采用双多晶硅栅结构,即NMOS器件采用P+多晶硅栅,PMOS器件采用N+多晶硅栅,在轻沟道掺杂条件下,得到器件的阈值电压接近0.7V.为了减小源漏电阻以及防止在沟道边缘出现空洞(Voids),采用了注Ge硅化物工艺,源漏方块电阻约为5.2Ω/□.经过工艺流片,获得了性能良好的器件和电路.其中当工作电压为5V时,0.8μm 101级环振单级延迟为45ps.     

双栅动态阈值SOI nMOSFET数值模拟

提出了新型全耗尽SOI平面双栅动态阈值nMOS场效应晶体管,模拟并讨论了器件结构、相应的工艺技术和工作机理.对于nMOS器件,背栅n阱是通过剂量为3×1013cm-2,能量为250keV的磷离子注入实现的,并与n+前栅多晶硅直接相连.这项技术与体硅工艺完全兼容.通过Tsuprem4和Medici模拟,发现全耗尽SOI平面双栅动态阈值nMOSFET保持了传统全耗尽SOI nMOSFET的优势,消除了反常亚阈值斜率和kink效应,同时较传统全耗尽SOI nMOSFET有更加优秀的电流驱动能力和跨导特性.     

新型薄膜SOI高压MOSFET的研制

研制了两种薄膜SOI高压MOSFET,一种是一般结构,另一种是新的双漂移区结构.两者的栅宽均为760μm,有源区面积为8.58×10-2mm2,测试表明其击穿电压分别为17V和26V,导通电阻分别为80Ω和65Ω.     

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.     

新型薄膜SOI高压MOSFET的研制

研制了两种薄膜SOI高压MOSFET,一种是一般结构,另一种是新的双漂移区结构.两者的栅宽均为76 0μm,有源区面积为8.5 8×10 - 2 m m2 ,测试表明其击穿电压分别为17V和2 6 V,导通电阻分别为80Ω和6 5Ω.     

用于数字相控阵雷达收发组件的0.7~4.0GHz SOI CMOS有源下混频器

基于0.18μm SOI CMOS工艺设计了一款用于数字相控阵雷达的宽带有源下混频器。该混频器集成了射频、本振放大器、Gilbert混频电路、中频放大器以及ESD保护电路。该芯片可以直接差分输出,亦可经过片外balun合成单端信号后输出。射频和本振端口VSWR的测试结果在0.7~4.0GHz范围内均小于2,IF端口的VSWR测试结果在25 MHz~1GHz范围内小于2。当差分输出时,该混频器的功率转换增益为10dB,1dB压缩点输出功率为3.3dBm。电源电压为2.5V,静态电流为64mA,芯片面积仅为1.0mm×0.9mm。     

0.5μm SOI CMOS工艺开发与器件建模

对0.5 μm SOI CMOS工艺进行了开发,得到一套完整良好的工艺流程参数.根据流片测试结果,进行SOI CMOS器件的建模;利用BSIMproPlus软件中的BSIMSOI MOS模型,根据MOS管宽长比进行器件分类和建模,得到模型参数.对于部分耗尽SOI器件的固有浮体效应和kink效应,采用体接触方法来缓解其负...     

金属栅薄膜全耗尽器件研究

实验并研究了采用金属栅工艺的全耗尽SOI MOS器件.采用LDD结构,以减小热载流子效应,防止漏击穿;采用突起的源漏区,以增加源漏区的厚度,并减小源漏区的串联电阻,以增强器件的电流驱动能力,降低寄生电阻,减小静态功耗.研究并分析了硅膜厚度对阈值电压和阈值电压漂移的影响,以及对本征栅电容和静态功耗的影响.与采用常规工艺的器件相比,提高了输出驱动电流,改善了器件的亚阈值特性,特别是在沟道掺杂浓度比较低的情况下,能得到非常合适的阈值电压.     

N+多晶硅栅薄膜全耗尽SOI CMOS器件与电路的研究

选用SIMOX(Separation by Implantation of Oxygen)衬底材料,对全耗尽SOI CMOS工艺进行了研究,开发出了N 多晶硅栅全耗尽SOI CMOS器件及电路工艺,获得了性能良好的器件和电路。nMOS和pMOS的驱动电流都比较大,且泄漏电流很小,在工作电压为3V时,1．2μm101级环振的单级延迟仅为50．5ps。     

薄膜全耗尽SOICMOS器件和电路

对全耗尽 SOI(FD SOI) CMOS器件和电路进行了研究 ,硅膜厚度为 70 nm.器件采用双多晶硅栅结构 ,即NMOS器件采用 P+多晶硅栅 ,PMOS器件采用 N+多晶硅栅 ,在轻沟道掺杂条件下 ,得到器件的阈值电压接近0 .7V.为了减小源漏电阻以及防止在沟道边缘出现空洞 (V oids) ,采用了注 Ge硅化物工艺 ,源漏方块电阻约为5 .2Ω /□ .经过工艺流片 ,获得了性能良好的器件和电路 .其中当工作电压为 5 V时 ,0 .8μm 10 1级环振单级延迟为 45 ps     

基于IBM SOI CMOS 工艺单刀六掷射频开关芯片

基于IBM 0.18um SOICMOS工艺设计了一种可广泛应用于无线通讯系统中的低成本, 高性能的单刀六掷（SP6T）射频开关. 该电路利用SOI器件的特殊结构, 以一条总路分成六条支路的设计思路进行设计.测试结果显示,在0.1-2.7GHz频段下, 插入损耗<0.6dB, 隔离度>30dB, 0.1dB压缩点>37.5dBm, 三阶交调点>70dBm, 二次谐波和三次谐波都在96dBc以上, 控制电压为(+2.46V,0,-2.46V).     

采用新的抬高源漏工艺技术制作的全耗尽SOI CMOS器件和电路

采用新的工艺技术,成功研制了具有抬高源漏结构的薄膜全耗尽SOI CMOS器件.详细阐述了其中的关键工艺技术.器件具有接近理想的亚阈值特性,nMOSFETs和pMOSFETs的亚阈值斜率分别为65和69mV/dec.采用抬高源漏结构的1.2μm nMOSFETs的饱和电流提高了32%,pMOSFETs的饱和电流提高了24%.在3V工作电压下101级环形振荡器电路的单级门延迟为75ps.     

Elevated Source/Drain Engineering by Novel Technology for Fully Depleted SOI CMOS Devices and Circuits

0.35μm thin-film fully-depleted SOI CMOS devices with elevated source/drain structure are fabricated by a novel technology.Key process technologies are demonstrated.The devices have quasi-ideal subthreshold properties;the subthreshold slope of nMOSFETs is 65mV/decade,while that of pMOSFETs is 69mV/decade.The saturation current of 1.2μm nMOSFETs is increased by 32% with elevated source/drain structure,and that of 1.2μm pMOSFETs is increased by 24%.The per stage propagation delay of 101-stage fully-depleted SOI CMOS ring oscillator is 75ps with 3V supply voltage.     

采用CoSi2 SALICIDE结构CMOS/SOI器件辐照特性的实验研究

讨论了ＣｏＳｉ２ＳＡＬＩＣＩＤＥ结构对ＣＭＯＳ／ＳＯＩ器件和电路抗γ射线总剂量辐照特性的影响。通过与多晶硅栅器件对比进行的大量辐照实验表明,ＣｏＳｉ２ＳＡＬＩＣＩＤＥ结构不仅可以降低ＣＭＯＳ／ＳＯＩ电路的源漏寄生串联电阻和局域互连电阻,而且对ＳＯＩ器件的抗辐照特性也有明显的改进作用。     

纳米CMOS器件中源/漏串联电阻栅长相关性研究

本文利用恒定迁移率、直接I_d-V_gs和Y函数三种方法对纳米CMOS器件中提取的源/漏串联电阻(R_sd)与器件栅长(L)相关性进行了研究。结果表明,采用恒迁移率方法得到的R_sd具有与栅长无关的特性,纳米小尺寸CMOS器件的R_sd值在14.3Ω～10.9Ω之间。直接I_d-V_gs和Y函数方法都得到了与L相关的R_sd值,误差分析发现从直接I_d-V_gs和Y函数两种方法中提取的R_sd对L依赖性与提取过程中的栅极电压导致有效沟道迁移率(μ_eff)降低有关,推导过程中忽略了这种影响,R_sd值叠加了一个与栅长相关的量。本文计算了这个叠加的误差值,并得到消除此误差值之后各个栅长器件的R_sd值。     

亚微米PD CMOS/SOI工艺及H栅单边体引出研究

研究开发了0.4 μm PD CMOS/SOI工艺,试制出采用H栅双边体引出的专用电路.对应用中如何克服PD SOI MOSFET器件的浮体效应进行了研究;探讨在抑制浮体效应的同时减少对芯片面积影响的途径,对H栅双边体引出改为单边体引出进行了实验研究.对沟道长度为0.4 μm、0.5 μm、0.6 μm、0.8 μm的H栅PD SOI MOSFET单边体引出器件进行工艺加工及测试,总结出在现有工艺下适合单边体引出方式的MOSFET器件尺寸,并对引起短沟道PMOSFET漏电的因素进行了分析,提出了改善方法;对提高PD CMOS/SOI集成电路的设计密度和改进制造工艺具有一定的指导意义.     

基于标准CMOS工艺的Si基光发射器件

基于反偏雪崩击穿的发光原理,按照Chartered 0.35μm标准CMOS工艺要求,设计并制作了一种Si基光发射器件。在室温下对器件特性进行了初步测试,正向导通电压为0.75V,反向击穿电压为8.4V,能够在一个较宽的电压范围(8.4～12V)内稳定工作。总结了工艺对器件电学特性的影响,并将该器件结构与Snyman等人研究的器件结构进行了比较分析。该器件较强的边缘发光在平面结构的Si基片上集成光互联系统中将会有一定的应用价值。