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薄膜全耗尽SOI CMOS电路高温特性模拟和结构优化

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Journal of Semiconductors 2006年第6期27卷 1120-1124页

作者：刘梦新高勇张新王彩琳杨媛西安理工大学自动化学院电子工程系西安710048

在300～600K温度范围内,利用ISETCAD模拟软件对全耗尽SOI电路的温度特性进行了模拟分析,得到了较全面的SOICMOS倒相器静态特性和瞬态特性,并提出了一种改进的AlN DSOI结构.结果显示,SOICMOS电路的阈值电压对温度较为敏感,随着温度的升高... 详细信息

在300～600K温度范围内,利用ISETCAD模拟软件对全耗尽SOI电路的温度特性进行了模拟分析,得到了较全面的SOICMOS倒相器静态特性和瞬态特性,并提出了一种改进的AlN DSOI结构.结果显示,SOICMOS电路的阈值电压对温度较为敏感,随着温度的升高,输出特性衰退明显.瞬态模拟也表明电路的速度和功耗受外界环境温度的影响较大.改进后的AlN DSOI结构在有效缓解SOI结构热效应和浮体效应的基础上,显著提高了电路的速度和驱动能力.

关键词：全耗尽自加热效应高温瞬态特性 DSOI 互补金属-氧化物-半导体倒相器

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实现高温工作的SOI器件埋层结构研究

兵器材料科学与工程 2006年第5期29卷 23-27页

作者：张新高勇刘梦新安涛王彩琳邢昆山西安理工大学自动化学院陕西西安710048 华东光电集成器件研究所安徽蚌埠233042

硅基集成电路不能胜任高温工作环境,其高温工作上限一般为125℃。而基于SOI材料及其结构的器件,能突破高温的限制。介绍了SOI材料结构技术用于高温电路的优势,分析了影响高温性能的自加热效应。为实现良好的高温性能,比较了几种不同的... 详细信息

硅基集成电路不能胜任高温工作环境,其高温工作上限一般为125℃。而基于SOI材料及其结构的器件,能突破高温的限制。介绍了SOI材料结构技术用于高温电路的优势,分析了影响高温性能的自加热效应。为实现良好的高温性能,比较了几种不同的埋层结构,提出了沟道下用氮化铝作埋层的SOI器件新结构,并对其高温输出性能随温度的变化进行了研究分析,得出了具有指导意义的分析结果。同时提出了根据埋层材料的介电常数不同,进行等效电容折算埋层厚度的新观点,从另一层面提出了抑制自加热效应的理论依据。

关键词： SOI 埋层结构自加热效应高温特性

NEDC工况下温度对锂离子电池组性能的影响

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电池 2020年第3期50卷 254-257页

作者：郑昆侯卫国董田蔡国辉芜湖赛宝信息产业技术研究院有限公司安徽芜湖241000 工业和信息化部电子第五研究所广东广州510610

研究环境温度(40℃、25℃、0℃和-15℃)对锂离子电池组(102 Ah、30.8 kWh)在新标欧洲循环(NEDC)工况下放电性能的影响。锂离子电池组的放电容量、能量随环境温度下降而降低,主要是受内阻的影响。影响内阻的主要因素有:环境温度、放电电... 详细信息

研究环境温度(40℃、25℃、0℃和-15℃)对锂离子电池组(102 Ah、30.8 kWh)在新标欧洲循环(NEDC)工况下放电性能的影响。锂离子电池组的放电容量、能量随环境温度下降而降低,主要是受内阻的影响。影响内阻的主要因素有:环境温度、放电电流、放电深度(DOD)及电芯自加热效应等。高温(25~40℃)放电时,内阻的变化不显著,主要受DOD的影响;低温(0~15℃)放电时,内阻增大主要因DOD变大;电芯自加热效应可提升低温下锂离子电池组的性能。

关键词：锂离子电池组新标欧洲循环(NEDC) 内阻放电深度(DOD) 自加热效应

三维功率MOSFET器件漏极持续电流分析方法

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现代电子技术 2016年第24期39卷 137-140页

作者：林洁馨杨发顺马奎唐昭焕傅兴华贵州大学大数据与信息工程学院贵州贵阳550025

二维功率MOSFET器件的漏极持续电流是一个受限于封装形式和芯片设计的极限参数,传统分析方法是通过器件的最大耗散功率对其进行评估。基于三维集成技术的功率MOSFET器件,散热路径热阻难于精确确定,故提出一种针对三维集成功率MOSFET器件... 详细信息

二维功率MOSFET器件的漏极持续电流是一个受限于封装形式和芯片设计的极限参数,传统分析方法是通过器件的最大耗散功率对其进行评估。基于三维集成技术的功率MOSFET器件,散热路径热阻难于精确确定,故提出一种针对三维集成功率MOSFET器件,以晶格自加热效应为基础的漏极持续电流分析方法,并以一颗开关工作状态下的100 V功率VDMOS器件为研究对象,在正向设计阶段分析了功率VDMOS器件漏极持续电流的导通偏置条件。最后通过流片结果验证了该方法的可行性。

关键词：漏极持续电流三维集成自加热效应导通偏置条件

PD-SOI NMOSFET负微分电导现象的模拟分析

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武汉大学学报（工学版） 2010年第2期43卷 239-243页

作者：唐威卢红利刘佑宝吴龙胜西安微电子技术研究所陕西西安710054

对无体接触的深亚微米部分耗尽型SOI NMOSFET器件的输出特性分别进行了等温、非等温和非等温能量输运3种模式的模拟,结果表明:SiO2埋层的低导热率使器件在静态工作条件下硅膜温度上升,电子迁移率降低,漏端电流减小;同时,电子温度上升使... 详细信息

对无体接触的深亚微米部分耗尽型SOI NMOSFET器件的输出特性分别进行了等温、非等温和非等温能量输运3种模式的模拟,结果表明:SiO2埋层的低导热率使器件在静态工作条件下硅膜温度上升,电子迁移率降低,漏端电流减小;同时,电子温度上升使电子扩散率增加,在无体接触情况下体区电子密度升高,体电势降低,漏端电流减小.通过对模拟结果的分析认为电子迁移率降低和扩散率升高是造成PD-SOI NMOSFET负微分电导现象的主要原因.

关键词：负微分电导 PD-SOI 自加热效应迁移率扩散率

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一个基于BSIM3的LDMOS大信号模型

微电子学 2013年第1期43卷 130-133页

作者：龚鸿雁卜建辉姜一波王帅杜寰韩郑生中国科学院微电子研究所北京100029

提出了一个基于BSIM3的LDMOS大信号模型。LDMOS晶体管分为本征MOS晶体管和漂移区电阻两部分,本征MOS晶体管采用BSIM3模型,漂移区电阻采用一个随栅漏电压变化的电阻模型。根据ISE仿真结果,可以得到漂移区电阻模型。模型考虑自加热效应后... 详细信息

提出了一个基于BSIM3的LDMOS大信号模型。LDMOS晶体管分为本征MOS晶体管和漂移区电阻两部分,本征MOS晶体管采用BSIM3模型,漂移区电阻采用一个随栅漏电压变化的电阻模型。根据ISE仿真结果,可以得到漂移区电阻模型。模型考虑自加热效应后,经过参数提取,模拟数据可以很好地与实际器件的测试数据相吻合,说明模型可用于LDMOS功率器件的电路仿真。

关键词： LDMOS 漂移区电阻大信号模型自加热效应

90 nm PDSOI MOSFET热阻研究

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微电子学 2021年第2期51卷 251-254页

作者：李垌帅王芳王可为卜建辉韩郑生罗家俊中国科学院大学北京100049 中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院硅器件技术重点实验室北京100029

对90 nm PDSOI MOSFET的热阻进行了提取与研究。以H型栅MOSFET为研究对象,将源体二极管作为温度敏感器,通过测量源体结电流与器件温度的关系以及源体结电流与器件功率的关系,获得MOS器件功率与器件温度的关系,从而获取MOS器件热阻值。... 详细信息

对90 nm PDSOI MOSFET的热阻进行了提取与研究。以H型栅MOSFET为研究对象,将源体二极管作为温度敏感器,通过测量源体结电流与器件温度的关系以及源体结电流与器件功率的关系,获得MOS器件功率与器件温度的关系,从而获取MOS器件热阻值。实验结果表明,该工艺下PMOS器件的热阻比NMOS器件大,其原因是PMOS体区掺杂浓度比NMOS高,而掺杂浓度越高,导热性越差,热阻就越大;H型栅器件的归一化热阻随沟道宽度的增加而增大,其原因是随着沟道宽度的增加,体引出区域对器件导热的贡献变小;热阻随环境温度的上升而减小,其原因是二氧化硅埋氧层的导热率随温度的升高而增大。

关键词：部分耗尽SOI 自加热效应热阻源体二极管法 H型栅

薄膜全耗尽SOI CMOS电路高温特性模拟和结构优化

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薄膜全耗尽SOI CMOS电路高温特性模拟和结构优化

作者：刘梦新西安理工大学

学位级别：硕士

SOI CMOS电路因具有低结电容、二级效应小以及无热激发闩锁效应等优点,现已广泛的应用于高速低功耗IC设计领域。但由于SOI结构中的隐埋氧化层热传导率较差,使得器件有源区内产生的功耗很难传递出去。因此自加热效应对SOI电路特性的影响... 详细信息

SOI CMOS电路因具有低结电容、二级效应小以及无热激发闩锁效应等优点,现已广泛的应用于高速低功耗IC设计领域。但由于SOI结构中的隐埋氧化层热传导率较差,使得器件有源区内产生的功耗很难传递出去。因此自加热效应对SOI电路特性的影响变得明显起来。本文针对SOI CMOS电路在高温领域的应用,从模型建立、高温特性分析、工艺和结构参数优化等几个方面进行了研究。基于0.18μm全耗尽SOI CMOS工艺,建立了符合深亚微米级要求的器件结构模型。结合三维器件模拟软件ISE TCAD,对模拟时所需物理模型进行了修正。模拟中引入了更为精确的Hydrodynamic模型和热力学模型,为正确估计温度对有效迁移率和碰撞电离产生率的影响还加入了量子模型,并记入了能带变窄和DIBL效应对电路特性的影响。利用上述模型,在300K～600K温度范围内,对全耗尽SOI CMOS倒相器的温度特性进行了模拟分析,得到了单管和倒相器在不同温度下的静态、瞬态特性。模拟结果表明,倒相器中的N管和P管的阈值电压对温度较为敏感,随着温度的升高输出特性表现出明显的退化,泄漏电流剧增,倒相器高低电平转换区变宽,噪声容限下降,电路的功耗和延迟均大幅度增加。故对传统的FD SOI CMOS倒相器的工艺参数进行了优化,并认为可通过在埋氧层中引入切口形成DSOI结构达到缓解热效应的目的。优化结果显示,当切口在栅的正下方且大小等于栅长时,器件综合特性最佳,并指出此类DSOI器件的速度特性损失大,不适合高频电路的应用。对此提出一种改进的AlN-DSOI结构,并探讨了实现工艺。与SOI和DSOI结构的高温特性比较,改进后的AlN-DSOI结构可在有效缓解SOI结构热效应和浮体效应的基础上,显著提高电路的速度和驱动能力,十分适合高温高速电路设计领域的应用。

关键词： DSOI 全耗尽自加热效应高温互补金属-氧化物-半导体倒相器

具有P反型层的FD LDMOS建模及数值分析

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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具有P反型层的FD LDMOS建模及数值分析

作者：肖小虎安徽大学

学位级别：硕士

随着功率集成电路飞速发展,功率半导体器件的研究与开发显得愈发重要。LDMOS(Lateral Double-Diffused MOSFET)是DMOS器件的一种横向高压器件。其电极均位于器件表面,具有耐压高,增益大,失真低等优点,并且更易于CMOS工艺兼容,因此在射... 详细信息

随着功率集成电路飞速发展,功率半导体器件的研究与开发显得愈发重要。LDMOS(Lateral Double-Diffused MOSFET)是DMOS器件的一种横向高压器件。其电极均位于器件表面,具有耐压高,增益大,失真低等优点,并且更易于CMOS工艺兼容,因此在射频集成电路中得到了广泛的应用。目前LDMOS设计的重点是如何合理缓和击穿电压与导通电阻之间的矛盾,并且保证其有较高的稳定性。场板技术是功率LDMOS器件中使用最为频繁的一种终端技术。合理的场板设计可以使漂移区的平均电场增加,减小电场峰值,从而达到抑制热载流子效应,提高击穿电压等目的。基于此,本文通过二维器件模拟软件MEDICI对高压LDMOS的主要参数如场极板、漂移区等进行了细致的模拟与分析,同时对LDMOS的安全工作区,击穿特性以及主要的高温特性进行了分析与建模,这些分析将有助于设计者对LDMOS进行优化设计。本文第一章首先阐述了集成电路和功率器件的发展历史,指出了功率器件研究的目的及意义。然后对一般LDMOS的模型进行了介绍,指出了其与普通LDMOS的结构、性能以及工艺上的差异,为之后的各章节做了简单的铺垫。LDMOS的场极板设计是LDMOS设计中不可或缺的一部分。本文通过Medici模拟软件对单阶梯场板结构的LDMOS性能进行了全面的模拟分析。模拟得出,对多晶硅场极板的长度、位置、所加偏压以及漂移区掺杂浓度、栅氧厚度等对击穿电压均有一定的影响。并综合考虑了不同场板结构的温度效应和电容效应等因素,在此基础上,我们通过分析得出了不同场板结构的LDMOS的使用领域以及部分参数的优化值。随后,本文对于LDMOS的漂移区的电场和电势进行了理论计算,对于采用RESURF技术的LDMOS,通过调节场极板位置、长度、偏压等参数,可以在提高击穿电压和降低导通电阻之间达到一合理的平衡。LDMOS可靠性也是设计中所必须考虑的问题。它不仅和器件本身的结构有关,还和制造工艺,应用条件等因素相关。随着器件尺寸的缩小,LDMOS的稳定性面对着更大的挑战。本文具体介绍了Kirk效应,寄生三极管效应,自加热效应,热载流子效应等发生的原因以及相应的改善方法。

关键词： LDMOS 场极板击穿电压导通电阻自加热效应