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基于0.15μm SOI工艺的耐高温短沟器件设计与实现

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固体电子学研究与进展 2024年第3期44卷 258-263页

作者：顾祥张庆东纪旭明李金航常瑞恒中国电子科技集团公司第五十八研究所

绝缘体上硅（Silicon on insulator, SOI）技术在200～400℃高温器件和集成电路方面有着广泛的应用前景，但对于沟道长度≤0.18μm的短沟道器件在200℃以上的高温下阈值电压漂移量达40%以上，漏电流达μA级，无法满足电路设计要求。本... 详细信息

绝缘体上硅（Silicon on insulator, SOI）技术在200～400℃高温器件和集成电路方面有着广泛的应用前景，但对于沟道长度≤0.18μm的短沟道器件在200℃以上的高温下阈值电压漂移量达40%以上，漏电流达μA级，无法满足电路设计要求。本文研究了基于0.15μm SOI工艺的1.5 V MOS器件电特性在高温下的退化机理和抑制方法，通过增加栅氧厚度、降低阱浓度、调整轻掺杂漏离子注入工艺等优化方法，实现了一种性能良好的短沟道高温SOI CMOS器件，在25～250℃温度范围内，该器件阈值电压漂移量短沟道器件高温漏电流退化的机理。

关键词：绝缘体上硅阈值电压漏电流短沟道栅诱导漏极泄漏电流

短沟道金属-氧化物半导体场效应晶体管的散粒噪声模型

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物理学报 2020年第17期69卷 192-200页

作者：张梦姚若河刘玉荣耿魁伟华南理工大学电子与信息学院广州510641

随着金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的尺寸进入到纳米量级,器件的噪声机理逐渐开始转变.传统的热噪声与漏源电流模型精度出现下降,散粒噪声成为器件噪声不可忽略的因素.本文通过求解能量平衡方程,推导了短沟道MOSFET器件的... 详细信息

随着金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的尺寸进入到纳米量级,器件的噪声机理逐渐开始转变.传统的热噪声与漏源电流模型精度出现下降,散粒噪声成为器件噪声不可忽略的因素.本文通过求解能量平衡方程,推导了短沟道MOSFET器件的沟道电子温度和电子速度表达式,由此建立了漏源电流模型;基于漏源电流模型建立了适用于40 nm以下器件的散粒噪声模型和热噪声模型.研究了n型金属-氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)器件在不同偏置电压下,器件尺寸对散粒噪声抑制因子和噪声机理的影响.研究表明:已有的热噪声模型与散粒噪声模型的精度随着器件尺寸的减小而下降,导致相应的散粒噪声抑制因子被高估.当NMOSFET器件的尺寸减小到10 nm时,器件的噪声需由热噪声与受抑制的散粒噪声共同表征.本文建立的短沟道器件散粒噪声模型可应用于纳米尺寸NMOSFET器件噪声性能的分析与建模.

关键词：散粒噪声抑制因子电子温度短沟道场效应晶体管

利用原子力显微镜制备短沟道有机场效应晶体管器件的研究

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光电子．激光 2012年第12期23卷 2273-2276页

作者：张达赵恺邓家春天津理工大学材料物理研究所天津300191 天津理工大学理学院天津300191

利用原子力显微镜(AFM)探针直写技术制备了短沟道并五苯有机场效应晶体管(OFET),并研究了器件性能。在SiO2/n+-Si基底上,利用AFM探针刻蚀金沟道,通过优化工艺参数,获得的沟道长约1μm,器件的场效应迁移率为0.038cm2.V-1.S-1,开关比为103... 详细信息

利用原子力显微镜(AFM)探针直写技术制备了短沟道并五苯有机场效应晶体管(OFET),并研究了器件性能。在SiO2/n+-Si基底上,利用AFM探针刻蚀金沟道,通过优化工艺参数,获得的沟道长约1μm,器件的场效应迁移率为0.038cm2.V-1.S-1,开关比为103,输出电流最高可达200μA。结果表明,器件性能强烈依赖于沟道长度,随着沟道长度减小,输出电流显著增加。

关键词：有机场效应晶体管(OFET) 原子力显微镜(AFM)探针直写并五苯短沟道

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短沟道MOS阈值电压物理模型

固体电子学研究与进展 2003年第2期23卷 155-158页

作者：谢晓锋张文俊杨之廉清华大学微电子学研究所北京100084

通过求解二维泊松方程推导了一个简洁的短沟道 MOS的阈值电压模型 ,得到的 DIBL因子可用于分析参数对短沟道效应的影响。模拟的结果能很好地与数值模拟器

关键词：短沟道阀值电压金属—氧化物—半导体场效应晶体管 MOS 电压物理模型

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短沟道SOI BJMOSFET的阈值电压

功能材料与器件学报 2008年第4期14卷 831-834页

作者：曾云李晓磊张燕张国樑王太宏湖南大学物理与微电子科学学院长沙410082

提出了一种适用于短沟道SOI BJMOSFET阈值电压特性分析的电荷分享物理模型,详细讨论了短沟道SOI BJMOSFET背界面处于积累、反型以及全耗尽三种状态时的阈值电压,并利用Math-ematica软件进行数值模拟得到阈值电压的特性曲线。通过理论分... 详细信息

提出了一种适用于短沟道SOI BJMOSFET阈值电压特性分析的电荷分享物理模型,详细讨论了短沟道SOI BJMOSFET背界面处于积累、反型以及全耗尽三种状态时的阈值电压,并利用Math-ematica软件进行数值模拟得到阈值电压的特性曲线。通过理论分析和计算机模拟,证明短沟道SOI BJMOSFET阈值电压的可控性很强,更适用于现代ULSI低压低功耗的要求。

关键词：短沟道绝缘衬底上硅双极MOS场效应晶体管阈值电压

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短沟道MOSFET高频噪声特性研究

短沟道MOSFET高频噪声特性研究

作者：王林西南科技大学

学位级别：硕士

短沟道MOSFET因其高集成度、高性能、低功耗和低成本的优点,被广泛应用于射频与毫米波集成电路中。作为设计CMOS低噪声电路的基础,不同工艺下其高频噪声模型明显不同,因此新型器件噪声模型的建立往往都滞后于新型器件的出现。用于高频... 详细信息

短沟道MOSFET因其高集成度、高性能、低功耗和低成本的优点,被广泛应用于射频与毫米波集成电路中。作为设计CMOS低噪声电路的基础,不同工艺下其高频噪声模型明显不同,因此新型器件噪声模型的建立往往都滞后于新型器件的出现。用于高频领域的CMOS技术的缩比进展表明其最佳的高频性能已从低中反区转移至弱反区。而随着器件尺寸的缩小,器件高频过剩噪声日益增加,其主要成分主要从热噪声转变为散粒噪声,传统的长沟道噪声模型已不能完全表征器件相关噪声。并且短沟道MOSFET噪声等效模型表征了器件的高频噪声特性,利用该模型不仅可以指导电路设计,而且可以指导芯片制造者做出更高性能的器件。本文重点研究短沟道MOSFET高频噪声特性,主要内容包括如下几个方面:基于40纳米MOSFET的器件物理结构,并结合漂移-扩散方程和电荷守恒定律,提出了基于物理的高频漏极电流噪声模型、感应栅极电流噪声模型及其与漏极电流噪声的互相关噪声模型,以此来统一表征噪声从弱反区到强反区的频率与偏置依赖性。通过将衬底噪声模型和有效栅极过载引入高频噪声模型中,使得统一模型具有良好的准确性、连续性和平滑性。最后,基于短沟道MOSFET高频等效噪声电路模型及其四噪声参数文献数据,利用二端口网络噪声去嵌技术提取漏极电流噪声、感应栅极电流噪声和互相关噪声的数据,并通过与所建模型的仿真数据对比,分析了短沟道MOSFET高频噪声的机理并验证了所建噪声相关模型的实用性和准确性。

关键词：短沟道 MOSFET 过剩噪声高频噪声模型二端口噪声网络噪声去嵌

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短沟道硒化锌薄膜/石墨烯异质结光探测研究

短沟道硒化锌薄膜/石墨烯异质结光探测研究

作者：许智豪合肥工业大学

学位级别：硕士

近几年,光探测器在国内外引起了广泛关注。相对于一维纳米结构的器件来说,基于二维薄膜结构的光探测器在性能上具有更好的稳定性。但是,薄膜中纳米晶粒的晶界对载流子具有散射作用,使得光探测器性能大打折扣。将拥有超高载流子迁移率的... 详细信息

近几年,光探测器在国内外引起了广泛关注。相对于一维纳米结构的器件来说,基于二维薄膜结构的光探测器在性能上具有更好的稳定性。但是,薄膜中纳米晶粒的晶界对载流子具有散射作用,使得光探测器性能大打折扣。将拥有超高载流子迁移率的石墨烯与半导体薄膜结合形成异质结,制得的光探测器与纯薄膜光探测器相比在性能上有了很大的提升。更进一步地,通过缩短电极间沟道长度的方式降低光生电子-空穴对的复合率,使更多的载流子快速迁移,参与外电路的运输,带来更多的循环次数,也可以大幅度提高光探测器的性能。(1)利用光刻技术实现器件的图形化,将石墨烯与ZnSe薄膜结合制备出沟道长度为5μm的ZnSe薄膜/石墨烯异质结光探测器,通过测试发现该器件的响应度最高能达到3.1×10 A/W,光生电流最大21.2μA,这与纯ZnSe薄膜光探测器pA量级的光响应相比是一个巨大的提升,体现出石墨烯对器件性能质的改变。(2)提出一种工艺简单、成本低廉的方法,即利用ZnS纳米线做掩膜,在电极间构筑出纳米尺度的沟道,将此工艺运用在光探测器的制备上,构筑出沟道长度为70 nm的ZnSe薄膜/石墨烯异质结光探测器,其最大响应度达到了1.9×10 A/W,光生电流最大240μA,响应时间为50 ms左右。最后,为了验证沟道长度与光探测器性能的关系,在ZnS纳米线上蒸镀ZnS薄膜,得到不同直径的ZnS纳米线,最终又制备出沟道长度为185 nm和380 nm的ZnSe薄膜/石墨烯异质结光探测器作为对照组,将四种器件的光探测数据放在一起做比较,明显可以发现随着沟道长度的减小,光探测器的响应度、响应速率、探测率、外量子效率等参数全面提升。

关键词：光探测器石墨烯半导体异质结短沟道

交流法短沟道MOS器件模型参数计算机自动提取

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华东师范大学学报（自然科学版） 1990年第1期 61-68页

作者：赖宗声毛敏王敏靖华东师范大学电子科学系

本文介绍了一种新型的交流法短沟道MOS器件参数计算机自动提取技术.它能快速而又精确地提取短沟道MOS器件的源漏串联电阻R_T、表面迁移率μ_0、迁移率退化因子θ、阈值电压V_T、平均表面态密度D_(it)等SPICE模拟程序中的模型参数.对LDD... 详细信息

本文介绍了一种新型的交流法短沟道MOS器件参数计算机自动提取技术.它能快速而又精确地提取短沟道MOS器件的源漏串联电阻R_T、表面迁移率μ_0、迁移率退化因子θ、阈值电压V_T、平均表面态密度D_(it)等SPICE模拟程序中的模型参数.对LDD、硅栅CMOS等短沟道MOS器件测试结果表明它还具有抗干扰能力强之特点,是一种LSI-MOS电路制造的有效的CAM手段.

关键词： MOS器件短沟道模型参数提取

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短沟道GaAsMESFET的取向效应

半导体杂志 1991年第3期16卷 16-28页

作者：黄庆安吕世骥