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AlGaN/GaN HEMT小信号放大电路设计及放大增益预测

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大连理工大学学报 2024年第4期 412-417页

作者：叶宇帆张贺秋夏晓川郭文平黄慧诗梁晓华梁红伟大连理工大学集成电路学院元旭半导体科技股份有限公司江苏新广联科技股份有限公司中国科学院高能物理研究所

采用计算机辅助设计技术(tcad)对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件进行了仿真，并利用Multisim设计了AlGaN/GaN HEMT器件的低频小信号放大电路.由于GaN材料的宽带隙和高载流子迁移率，HEMT器件可以在空间科学应用中取代Si基MOSFET... 详细信息

采用计算机辅助设计技术(tcad)对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件进行了仿真，并利用Multisim设计了AlGaN/GaN HEMT器件的低频小信号放大电路.由于GaN材料的宽带隙和高载流子迁移率，HEMT器件可以在空间科学应用中取代Si基MOSFET.tcad的仿真结果通过与测试结果的比较进行了修正.通过Multisim仿真结果与搭建的AlGaN/GaN HEMT共源共栅放大电路的测试结果对放大电路的放大特性进行了验证.以此为基础，利用tcad模拟改变了结构参数的器件特性并采用改进了结构参数的AlGaN/GaN HEMT设计共源共栅放大电路.仿真结果表明，该放大电路在低频和室温下的电压放大能力可达6 200倍.

关键词： AlGaN/GaN HEMT tcad仿真放大增益小信号模型

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低增益雪崩探测器的数值仿真与辐照效应研究

辐射防护 2024年第3期44卷 265-274页

作者：张翔铭孙世峰张翱华北电力大学核科学与工程学院北京102206

低增益雪崩探测器(LGAD)是新型快速定时探测器,用于克服在重强子辐射下传统硅探测器响应速度慢和抗辐照能力差的问题。使用计算机辅助设计工具(tcad),构建LGAD的物理模型,对不同温度、电压下LGAD的漏电流、瞬态信号和增益等的变化进行... 详细信息

低增益雪崩探测器(LGAD)是新型快速定时探测器,用于克服在重强子辐射下传统硅探测器响应速度慢和抗辐照能力差的问题。使用计算机辅助设计工具(tcad),构建LGAD的物理模型,对不同温度、电压下LGAD的漏电流、瞬态信号和增益等的变化进行研究。引入一种新的“三陷阱体损伤模型”研究LGAD的抗辐照性能,计算不同中子辐照通量对LGAD相关电学参数的影响。结果表明:LGAD在低温下工作具有更好的性能;辐照后漏电流增大,暗计数率增加,瞬态收集信号变差,增益降低。分析认为是辐照所产生的缺陷影响了LGAD的空间有效电荷和内部电场,通过增大电压和降低温度可以降低这一影响。模拟研究工作得到了不同温度和辐照对探测器性能的影响,对探测器后续的研究和辐照加固设计具有指导意义。

关键词：低增益雪崩探测器 tcad仿真中子辐照辐照模型

高k栅介质增强型β-Ga_(2)O_(3) VDMOS器件的单粒子栅穿效应研究

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固体电子学研究与进展 2024年第1期44卷 6-12页

作者：王韬张黎莉段鑫沛殷亚楠周昕杰中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214072

以增强型β-Ga_(2)O_(3)VDMOS器件作为研究对象,利用tcad选择不同的栅介质材料作为研究变量,观察不同器件的单粒子栅穿效应敏感性。高k介质材料Al_(2)O_(3)和HfO_(2)栅介质器件在源漏电压200 V、栅源电压-10 V的偏置条件下能有效抵御线... 详细信息

以增强型β-Ga_(2)O_(3)VDMOS器件作为研究对象,利用tcad选择不同的栅介质材料作为研究变量,观察不同器件的单粒子栅穿效应敏感性。高k介质材料Al_(2)O_(3)和HfO_(2)栅介质器件在源漏电压200 V、栅源电压-10 V的偏置条件下能有效抵御线性能量转移为98 MeV·cm^(2)/mg的重离子攻击,SiO_(2)栅介质器件则发生了单粒子栅穿效应(Single event gate rupture,SEGR)。采用HfO_(2)作为栅介质时源漏电流和栅源电流分别下降92%和94%,峰值电场从1.5×10^(7)V/cm下降至2×10^(5)V/cm,避免了SEGR的发生。SEGR发生的原因是沟道处累积了大量的空穴,栅介质中的临界电场超过临界值导致了击穿,而高k栅介质可以有效降低器件敏感区域的碰撞发生率,抑制器件内电子空穴对的进一步生成,降低空穴累积的概率。

关键词：氧化镓单粒子栅穿 tcad仿真 VDMOS器件

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1700 V精细沟槽栅IGBT器件设计

半导体技术 2024年第4期49卷 310-315,329页

作者：郑婷婷南京南瑞半导体有限公司南京211100

为了改善绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件关断损耗和导通压降之间的折中关系,同时降低器件制造成本,基于1 700 V电压平台设计了一种采用精细沟槽栅结构的IGBT。采用tcad软件进行仿真,研究衬底电阻率、衬底厚度、沟槽栅深度、沟槽栅宽度、... 详细信息

为了改善绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件关断损耗和导通压降之间的折中关系,同时降低器件制造成本,基于1 700 V电压平台设计了一种采用精细沟槽栅结构的IGBT。采用tcad软件进行仿真,研究衬底电阻率、衬底厚度、沟槽栅深度、沟槽栅宽度、载流子存储层注入剂量、沟槽栅元胞结构等因素对精细沟槽栅IGBT器件性能参数的影响,确定了最优工艺参数,并对1 700 V精细沟槽栅IGBT芯片进行流片和封装。测试结果显示,相比普通沟槽栅IGBT模块,1 700 V精细沟槽栅IGBT模块在芯片面积减小34.2%的情况下,关断损耗降低了8.6%,导通压降仅升高5.5%,器件性价比得到了优化。

关键词：精细沟槽栅结构绝缘栅双极型晶体管(IGBT) tcad仿真元胞结构器件性价比

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一种50 V PLDMOS器件设计

微电子学 2024年

作者：李仁雄丁琦霍秋月王怀山黄俊王雨何坤芹彭攀宁宁彭路露联合微电子中心有限责任公司

采用降低表面电场（RESURF）结构设计了一种50 V PLDMOS器件，通过tcad仿真得到合适的器件结构尺寸及离子注入条件，并基于CUMEC 180 nm BCD工艺平台完成器件流片验证，测试结果与tcad仿真值匹配，最高源漏击穿电压达到61.2 V。该器件... 详细信息

采用降低表面电场（RESURF）结构设计了一种50 V PLDMOS器件，通过tcad仿真得到合适的器件结构尺寸及离子注入条件，并基于CUMEC 180 nm BCD工艺平台完成器件流片验证，测试结果与tcad仿真值匹配，最高源漏击穿电压达到61.2 V。该器件经过大量流片测试验证显示源漏击穿电压BVds通过率偏低，切片分析发现漏端接触孔工艺窗口较小导致了设计的PLDMOS器件源漏击穿电压不稳定，通过改进器件漏端接触孔设计，设计的50 V PLDMOS器件源漏击穿电压通过率提升至100%。

关键词： RESURF结构 tcad仿真源漏击穿电压接触孔工艺窗口

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电磁干扰环境MOS器件可靠性表征方法研究

集成电路与嵌入式系统 2024年

作者：朱亚星赵东艳陈燕宁刘芳吴波王凯郁文王柏清宋斌斌连亚军北京智芯微电子科技有限公司研发中心实验室

工业芯片MOS器件的可靠性表征通常基于恒压应力或梯度应力方法对器件进行加速实验测试，根据测试结果对器件进行寿命评估。由于加速实验测试条件较为单一，难以覆盖工业芯片常见电磁干扰应用环境，MOS器件实际应用场景退化程度不能根据... 详细信息

工业芯片MOS器件的可靠性表征通常基于恒压应力或梯度应力方法对器件进行加速实验测试，根据测试结果对器件进行寿命评估。由于加速实验测试条件较为单一，难以覆盖工业芯片常见电磁干扰应用环境，MOS器件实际应用场景退化程度不能根据此方法进行有效界定，进而影响对工业芯片工作稳定性的精准判断。本研究提出一种微观层面MOS器件寿命评估方法，结合tcad仿真软件，对电磁干扰环境MOS器件寿命进行预测。该方法有效避免了电磁干扰环境器件输出波动带来的错误反馈，对器件寿命的预测具备一定保守性，能较大限度保证芯片在电磁环境中的正常运作。

关键词：电磁干扰 MOS器件 tcad仿真可靠性理论

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基于tcad仿真建模的瞬时剂量率效应研究

宇航计测技术 2022年第4期42卷 83-87,92页

作者：初飞陈洪转于春青郑宏超王亮杨程远南京航空航天大学南京211106 北京微电子技术研究所北京100076

针对一款百万门级0.18μm互补金属氧化物半导体(0.18μm CMOS)工艺抗辐射加固的微处理器电路,提出了采用tcad仿真建模技术对加固电路开展瞬时剂量率效应研究的方法,仿真结果表明通过保护环结构加固设计,可有效提升电路的抗瞬时剂量率效... 详细信息

针对一款百万门级0.18μm互补金属氧化物半导体(0.18μm CMOS)工艺抗辐射加固的微处理器电路,提出了采用tcad仿真建模技术对加固电路开展瞬时剂量率效应研究的方法,仿真结果表明通过保护环结构加固设计,可有效提升电路的抗瞬时剂量率效应性能,并利用瞬时剂量率辐射源进行了仿真有效性的试验验证。结果表明,采用tcad仿真手段得到的瞬时光电流峰值与试验得到的光电流峰值误差小于5%,证实了仿真研究电路瞬时剂量率效应方法的有效性。

关键词：辐射加固 tcad仿真剂量率瞬时光电流

SiGe HBT单粒子瞬态tcad仿真研究

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半导体技术 2018年第3期43卷 188-194,227页

作者：陈寿面孙亚宾上海集成电路研发中心有限公司上海201200 华东师范大学信息科学技术学院上海200241

借助于TACD数值仿真,对具有交叉指状结构的锗硅异质结双极型晶体管（SiGe HBT）中由重离子辐射诱导的单粒子瞬态（SET）效应展开了详细的研究。首先分析了重离子辐射诱导的电势和场强的变化,阐明了SiGe HBT中单粒子瞬态机制。然后,通过... 详细信息

借助于TACD数值仿真,对具有交叉指状结构的锗硅异质结双极型晶体管（SiGe HBT）中由重离子辐射诱导的单粒子瞬态（SET）效应展开了详细的研究。首先分析了重离子辐射诱导的电势和场强的变化,阐明了SiGe HBT中单粒子瞬态机制。然后,通过对比重离子入射至器件不同位置时各电极的瞬态电流和感生电荷的收集情况,确定了集电极/衬底（CS）结及附近区域为SiGe HBT单粒子瞬态的敏感区域。结果表明相对于集电极和衬底的电荷收集,基极和发射极收集的电荷可忽略不计。此外,各电极的瞬态电流和电荷收集还具有明显的位置依赖性。上述结果可为SiGe HBT单粒子效应的抗辐射加固提供有力的指导依据。

关键词：锗硅异质结双极型晶体管(SiGe HBT) 空间辐射单粒子瞬态(SET) 电荷收集 tcad仿真

基于tcad的绝缘体上硅器件总剂量效应仿真技术研究

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电子学报 2019年第8期47卷 1755-1761页

作者：彭超雷志锋张战刚何玉娟黄云恩云飞电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室工业和信息化部电子第五研究所

绝缘体上硅(Silicon-on-Insulator,SOI)器件的全介质隔离结构改善了其抗单粒子效应性能,但也使其对总剂量效应更加敏感.为了评估SOI器件的总剂量效应敏感性,本文提出了一种基于tcad(Technology Computer Aided Design)的总剂量效应仿真... 详细信息

绝缘体上硅(Silicon-on-Insulator,SOI)器件的全介质隔离结构改善了其抗单粒子效应性能,但也使其对总剂量效应更加敏感.为了评估SOI器件的总剂量效应敏感性,本文提出了一种基于tcad(Technology Computer Aided Design)的总剂量效应仿真技术.通过对SOI器件三维结构进行建模,利用tcad内置的辐射模型开展瞬态仿真,模拟氧化层中辐射感应电荷的产生、输运和俘获过程,从而分别评估绝缘埋层(Buried Oxide,BOX)和浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation,STI)氧化层中辐射感应陷阱电荷对器件电学性能的影响.基于该仿真技术,本文分别研究了不同偏置、沟道长度、体区掺杂浓度以及STI形貌对SOI MOSFET器件总剂量辐射效应的影响.仿真结果表明高浓度的体区掺杂、较小的STI凹槽深度和更陡峭的STI侧壁将有助于改善SOI器件的抗总剂量效应性能.

关键词：绝缘体上硅总剂量效应浅沟槽隔离 tcad仿真