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电导调制器件局域寿命控制技术

电导调制型功率器件,如绝缘栅双极型晶体管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)是现代电力电子电路中常采用的关键器件。这类器件在正向导通电压V_F降低的同时,其关断时间t_(off)却明显增长,这使其工作频率受限、开关功耗增大。因此,提高开关速度并改善正向导通电压和关断时间的折衷关系是这类器件的关键问题之一。局域寿命控制是一种提高器件的关断速度,且改进t_(off)~V_F折衷关系的有效方法。尽管有文献对PIN、IGBT等器件的局域寿命控制技术进行了研究,但对于局域寿命控制下电导调制器件的稳态和瞬态理论模型,国际上鲜见报道。此外,对于多区局域寿命控制技术,由于其具有更大的自由度,因此实验表明其对该类器件t_(off)~V_F折衷关系的改善更为突出。但对于多区局域寿命控制下器件的理论分析,目前仍未见报道。本文围绕提高电导调制器件关断速度和改善其正向压降与关断速度折衷关系的局域寿命控制技术开展  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)

砷化镓基高温HBT器件及其特性研究

GaAs基HBT具有其优良的频率特性,使得它在微波及毫米波领域有着广泛的应用。同时,GaAs基HBT因其异质结构具有较大的△E_g,在高频功率方面有着广泛的应用前景。目前,GaAs基HBT的使用温度远未达到其理论极限。本论文以提高欧姆接触的高温可靠性入手,着重对高溫HBT器件及其特性进行了研究。通过对器件失效机制的分析得出,高温下器件欧姆接触性能的退化和失效是制约HBT器件应用的主要因素。为了进一步提高HBT器件的高温特性,论文采用Ti、Mo、W等难容金属制备GaAs基HBT器件的欧姆接触电极。通过采用(NH_4)_2S溶液钝化处理技术和快速合金化技术,得到了理想的难熔金属欧姆接触,其最小比接触电阻达到10~(-6)Ωcm~2。并经过对样品的电学特性和结构特性研究,分析了(NH_4)_2S溶液钝化效应的机理和欧姆接触的形成机理。分析了HBT纵向结构中各层的设计特点,概括了HBT器件的制备工艺。为了研究溫度对HB7性能的影响,建立...  (本文共121页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
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SOI器件的物理效应模拟及其抗总剂量辐射加固技术的研究

SOI技术的研究是微电子领域发展的前沿课题,SOI电路具有高速、低压、低功耗、抗辐照、耐高温等优点,被誉为“21世纪的硅集成电路技术”。本论文根据国家973项目、国家自然科学基金项目、军工预研项目等国家任务的需要,开展了SOI自加热效应及抗总剂量辐射加固技术的研究,获得的主要结果如下:初步建立了SOI器件的温度分布模型,对产生自加热效应的机理进行了探讨性的研究,并采用MEDICI数值模拟的方法,对影响SOI器件自加热效应的各参数进行了提取,从理论上证明了,MOS/SOI各参数对SOI器件的自加热效应都有较大的影响,其中,顶层Si膜或氧化埋层厚度越大,自加热效应对器件性能的影响越严重,反之则影响越小;沟道区掺杂浓度越大,自加热效应对器件性能的影响越小,反之则影响越严重;源漏区掺杂浓度越大,自加热效应对器件性能的影响越严重,反之则影响越小。根据这些模拟结果,我们在进行SOI器件设计时,在适当满足其它要求的情况下,可以通过优化器件参数...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
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新结构SOI材料与器件物理研究

集成电路正在从微电子时代发展到微纳电子时代,现有的体硅材料和工艺正接近它们的物理极限,遇到了严峻的挑战,必须在材料和技术上有重大突破。SOI(Silicon on Insulator)技术能突破体硅材料与集成电路的限制,将成为微纳电子时代取代现有体硅材料的核心支撑技术之一。SOI技术和体硅技术相比拥有许多不可比拟的优势,然而,传统SOI材料中低热传导率的SiO_2埋层所引起的自加热效应,阻碍了SOI技术在高温、高压领域的进一步发展。因此,寻找具有高热传导率的SiO_2埋层的替代者就变得非常重要。本论文正是在上述背景下,结合我们承担的973、国家自科学基金等项目开展了一系列研究工作,主要包括以下几个方面:第一,制备以AlN、DLC(Diamond Like Carbon)、SiO_xN_y为绝缘埋层的新结构SOI材料;第二,通过数值模拟的方法,研究SOI器件中的自加热效应和浮体效应;第三,研制具有抗辐照特性的SOI CMOS电脉冲...  (本文共133页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
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InGaP/GaAs微波HBT器件及VCO电路的研究

InGaP/GaAs异质结双极晶体管(HBT)具有优良的频率和功率特性,并具有相对成熟的材料生长技术和器件制备工艺,因此在无线通信、光纤通信和军用电子系统等领域获得了广泛应用。本文在总结概括目前国内外关于HBT的研究成果的基础上,结合实际的外延材料生长和器件制备工艺条件,进行了InGaP/GaAs HBT的器件设计和制备工艺研究,并开展了HBT压控振荡器(VCO)电路的设计仿真。本文的主要内容包括:从HBT的基本工作原理出发,分析了HBT器件纵向结构中各外延层的设计特点,用二维器件模拟软件MEDICI仿真了不同结构参数HBT的性能,模拟了发射结阻挡层厚度、基区厚度等参数对器件电流增益和频率特性的影响。为了验证仿真的准确性,用三种不同结构的外延片制备了大尺寸InGaP/GaAs HBT器件,并对其直流特性进行了测试分析。通过测试结果与仿真结果的比较,证明仿真结果具有明确的指导意义,可以避免盲目地进行结构设计以节省时间和实验成本。在...  (本文共114页) 本文目录 | 阅读全文>>

《微电子学》1989年05期
微电子学

薄膜SOI MOSFET中扭曲效应的减小

绝缘体上硅(包括SOS)n沟MOSFET栅下面存在的硅的有限体积,是若干浮置衬底效应,包括异常的亚阈值跨导【11和扭曲效剧Il存在的根源。由于几种原因,不希望扭曲效应的存在:它妨碍模拟应用方面使用CMOS SOI电路,还可能引起器件l的电流过冲【0】,而且很难建立模型和进行电路模拟I‘’扭曲效应是由空穴注入到SOI M()SFET的浮置衬底内引起的。这些空穴产生于漏附近高电场区域的碰撞电离。空穴一旦产生,就朝着电位最低的的区域——即浮置衬底迁移。空穴的积累导致浮置衬底电位的增加,直到衬底一源结充分正偏为止,以便衬底到源的电流与空穴迁移产生的电流中和。衬底电位的升高,使阈值电压降低,进而使器件的输出特性曲线发生扭曲【5]。 本文采用数值模拟方法证明:薄膜全耗尽SOI晶体管中的电位分布与较厚的部分耗尽SOI器件大不相同,并且解释了为什么薄膜SOI n MOSFrET不存在扭曲效应。 器件制作在由16~240·cm、p型硅片注氧获得的...  (本文共3页) 阅读全文>>