采用软件仿真一系列横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Laterally double-diffused metal oxide semiconductor,LDMOS)结构,为缓解绝缘体上硅(Silicon on insulator,SOI)器件的击穿电压VB和漂移区的比导通电阻Ron.sp之间的矛盾关系,...采用软件仿真一系列横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Laterally double-diffused metal oxide semiconductor,LDMOS)结构,为缓解绝缘体上硅(Silicon on insulator,SOI)器件的击穿电压VB和漂移区的比导通电阻Ron.sp之间的矛盾关系,提出了一种具有纵向源极场板的双槽SOI新结构。该结构首先采用槽栅结构,以降低比导通电阻Ron.sp;其次,在漂移区内引入SiO_2介质槽,以提高击穿电压VB;最后,在SiO_2介质槽中引入纵向源极场板,进行了电场重塑。通过仿真实验,获得器件表面电场、纵向电场曲线及器件击穿时的电势线和导通时的电流线等。结果表明,新结构的VB较传统LDMOS器件提高了121%,Ron.sp降低了9%,器件优值FOM值达到15.2 MW·cm^(-2)。展开更多
由于薄硅膜——绝缘体上硅型横向扩散金属氧化物半导体(Silicon On Insulator Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor,SOI LDMOS)制作在厚度仅有几十到几百纳米的硅膜上,器件在高电压、大电流的作用下,热载流子注入(Hot Carrier...由于薄硅膜——绝缘体上硅型横向扩散金属氧化物半导体(Silicon On Insulator Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor,SOI LDMOS)制作在厚度仅有几十到几百纳米的硅膜上,器件在高电压、大电流的作用下,热载流子注入(Hot Carrier Injection,HCI)效应更为复杂,HCI可靠性受到极大的挑战。研究并探讨了两种结构的15 V SOI LDMOS的热载流子注入劣变机理。采用电荷泵(Charge Pumping)方法测试了界面缺陷产生的特点,当HCI效应发生在沟道区,最大沟道跨导退化明显,饱和驱动电流退化幅度较小,当HCI效应发生在多晶栅边缘,情况刚好相反。通过TCAD仿真研究了器件结构和碰撞电离率分布规律,发现了碰撞电离产生的负电荷对漂移区影响机制,揭示了HCI效应即碰撞电离率最大的位置对SOI LDMOS器件的损伤机理。为薄硅膜SOI LDMOS器件的HCI可靠性设计与优化提供了重要的经验参考。展开更多
针对硅微纳米薄膜热导率存在严重尺度效应的问题,提出一种等效边界散射自由程近似的全耗尽绝缘体上硅(FD SOI)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)硅薄膜热导率尺度效应模型。探讨硅材料内声子散射机理,量化考虑束缚态与自由态电子影...针对硅微纳米薄膜热导率存在严重尺度效应的问题,提出一种等效边界散射自由程近似的全耗尽绝缘体上硅(FD SOI)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)硅薄膜热导率尺度效应模型。探讨硅材料内声子散射机理,量化考虑束缚态与自由态电子影响的声子弛豫时间,推导得到硅材料热导率解析模型;深入研究声子边界散射机制,近似求解衡量尺度效应的衰减因子,获取等效声子边界散射平均自由程;考虑由粗糙度引起的界面效应,利用Matthiessen规则将硅材料内声子散射与声子边界散射等过程进行耦合,建立起适用于纳米FD SOI MOSFET硅薄膜热导率解析模型,并利用Asheghi原始模型与实验测试数据对等效边界散射自由程近似热导率模型进行了验证。模型计算结果表明,硅薄膜内声子边界散射等效平均自由程约为薄膜厚度的2.5倍。声子边界散射在微尺度与纳尺度声子热传输过程中占据主导地位,决定了硅薄膜内声子超快热传输特性。采用等效边界散射自由程近似的热导率模型能够与Asheghi模型及实验测试数据较好地吻合,更加凸显衰减因子的物理意义以及有效地揭示纳米器件有限空间热导率的尺度效应。展开更多
文摘采用软件仿真一系列横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Laterally double-diffused metal oxide semiconductor,LDMOS)结构,为缓解绝缘体上硅(Silicon on insulator,SOI)器件的击穿电压VB和漂移区的比导通电阻Ron.sp之间的矛盾关系,提出了一种具有纵向源极场板的双槽SOI新结构。该结构首先采用槽栅结构,以降低比导通电阻Ron.sp;其次,在漂移区内引入SiO_2介质槽,以提高击穿电压VB;最后,在SiO_2介质槽中引入纵向源极场板,进行了电场重塑。通过仿真实验,获得器件表面电场、纵向电场曲线及器件击穿时的电势线和导通时的电流线等。结果表明,新结构的VB较传统LDMOS器件提高了121%,Ron.sp降低了9%,器件优值FOM值达到15.2 MW·cm^(-2)。
文摘由于薄硅膜——绝缘体上硅型横向扩散金属氧化物半导体(Silicon On Insulator Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor,SOI LDMOS)制作在厚度仅有几十到几百纳米的硅膜上,器件在高电压、大电流的作用下,热载流子注入(Hot Carrier Injection,HCI)效应更为复杂,HCI可靠性受到极大的挑战。研究并探讨了两种结构的15 V SOI LDMOS的热载流子注入劣变机理。采用电荷泵(Charge Pumping)方法测试了界面缺陷产生的特点,当HCI效应发生在沟道区,最大沟道跨导退化明显,饱和驱动电流退化幅度较小,当HCI效应发生在多晶栅边缘,情况刚好相反。通过TCAD仿真研究了器件结构和碰撞电离率分布规律,发现了碰撞电离产生的负电荷对漂移区影响机制,揭示了HCI效应即碰撞电离率最大的位置对SOI LDMOS器件的损伤机理。为薄硅膜SOI LDMOS器件的HCI可靠性设计与优化提供了重要的经验参考。
文摘针对硅微纳米薄膜热导率存在严重尺度效应的问题,提出一种等效边界散射自由程近似的全耗尽绝缘体上硅(FD SOI)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)硅薄膜热导率尺度效应模型。探讨硅材料内声子散射机理,量化考虑束缚态与自由态电子影响的声子弛豫时间,推导得到硅材料热导率解析模型;深入研究声子边界散射机制,近似求解衡量尺度效应的衰减因子,获取等效声子边界散射平均自由程;考虑由粗糙度引起的界面效应,利用Matthiessen规则将硅材料内声子散射与声子边界散射等过程进行耦合,建立起适用于纳米FD SOI MOSFET硅薄膜热导率解析模型,并利用Asheghi原始模型与实验测试数据对等效边界散射自由程近似热导率模型进行了验证。模型计算结果表明,硅薄膜内声子边界散射等效平均自由程约为薄膜厚度的2.5倍。声子边界散射在微尺度与纳尺度声子热传输过程中占据主导地位,决定了硅薄膜内声子超快热传输特性。采用等效边界散射自由程近似的热导率模型能够与Asheghi模型及实验测试数据较好地吻合,更加凸显衰减因子的物理意义以及有效地揭示纳米器件有限空间热导率的尺度效应。
