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AlGaN/GaN双异质结F注入增强型高电子迁移率晶体管

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物理学报 2016年第3期65卷 379-384页

作者：王冲赵梦荻裴九清何云龙李祥东郑雪峰毛维马晓华张进成郝跃西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

理论模拟了不同GaN沟道厚度的双异质结(AlGaN/GaN/AlGaN/GaN)材料对高电子迁移率晶体管(HEMT)特性的影响,并模拟了不同F注入剂量下用该材料制作的增强型器件的特性差异.采用双异质结材料,结合F注入工艺成功地研制出了较高正向阈值电压... 详细信息

理论模拟了不同GaN沟道厚度的双异质结(AlGaN/GaN/AlGaN/GaN)材料对高电子迁移率晶体管(HEMT)特性的影响,并模拟了不同F注入剂量下用该材料制作的增强型器件的特性差异.采用双异质结材料,结合F注入工艺成功地研制出了较高正向阈值电压的增强型HEMT器件.实验研究了三种GaN沟道厚度制作的增强型器件直流特性的差异,与模拟结果进行了对比验证.采用降低的F注入等离子体功率,减小了等离子体处理工艺对器件沟道迁移率的损伤,研制出的器件未经高温退火即实现了较高的跨导和饱和电流特性.对14 nm GaN沟道厚度的器件进行了阈值电压温度稳定性和栅泄漏电流的比较研究,并且分析了双异质结器件的漏致势垒降低效应.

关键词：双异质结增强型器件 F等离子体漏致势垒降低效应

γ射线总剂量辐照对单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管栅隧穿电流的影响

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物理学报 2017年第7期66卷 361-369页

作者：郝敏如胡辉勇廖晨光王斌赵小红康海燕苏汉张鹤鸣西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

基于γ射线辐照条件下单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)载流子的微观输运机制,揭示了单轴应变Si纳米NMOSFET器件电学特性随总剂量辐照的变化规律,同时基于量子机制建立了小尺寸单轴应变Si NMOSFET在γ射线辐照... 详细信息

基于γ射线辐照条件下单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)载流子的微观输运机制,揭示了单轴应变Si纳米NMOSFET器件电学特性随总剂量辐照的变化规律,同时基于量子机制建立了小尺寸单轴应变Si NMOSFET在γ射线辐照条件下的栅隧穿电流模型,应用Matlab对该模型进行了数值模拟仿真,探究了总剂量、器件几何结构参数、材料物理参数等对栅隧穿电流的影响.此外,通过实验进行对比,该模型仿真结果和总剂量辐照实验测试结果基本符合,从而验证了模型的可行性.本文所建模型为研究纳米级单轴应变Si NMOSFET应变集成器件可靠性及电路的应用提供了有价值的理论指导与实践基础.

关键词：单轴应变Si 纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管总剂量栅隧穿电流

环栅肖特基势垒金属氧化物半导体场效应管漏致势垒降低效应研究

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物理学报 2013年第10期62卷 434-439页

作者：许立军张鹤鸣西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

结合环栅肖特基势垒金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)结构,通过求解圆柱坐标系下的二维泊松方程得到了表面势分布,并据此建立了适用于低漏电压下的环栅肖特基势垒NMOSFET阈值电压模型.根据计算结果,分析了漏电压、沟道半径和沟道长度... 详细信息

结合环栅肖特基势垒金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)结构,通过求解圆柱坐标系下的二维泊松方程得到了表面势分布,并据此建立了适用于低漏电压下的环栅肖特基势垒NMOSFET阈值电压模型.根据计算结果,分析了漏电压、沟道半径和沟道长度对阈值电压和漏致势垒降低的影响,对环栅肖特基势垒MOSFET器件以及电路设计具有一定的参考价值.

关键词：环栅肖特基势垒金属氧化物半导体场效应管二维泊松方程阈值电压模型漏致势垒降低

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通孔尺寸对铜互连应力迁移失效的影响

物理学报 2008年第6期57卷 3730-3734页

作者：吴振宇杨银堂柴常春李跃进汪家友刘彬西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

在200℃温度下进行了700h双层铜互连(M1/M2)的应力迁移加速老化试验,结合有限元分析和聚焦离子束(focused-ion-beam,简称FIB)技术研究了通孔直径分别为500和350nm的铜互连应力诱生空洞失效现象,探讨了应力诱生空洞的形成机理,并分析了... 详细信息

在200℃温度下进行了700h双层铜互连(M1/M2)的应力迁移加速老化试验,结合有限元分析和聚焦离子束(focused-ion-beam,简称FIB)技术研究了通孔直径分别为500和350nm的铜互连应力诱生空洞失效现象,探讨了应力诱生空洞的形成机理,并分析了通孔尺寸对铜互连应力迁移的影响.结果表明,M1互连应力和应力梯度在通孔底部边缘处达到极大值.应力梯度在应力诱生空洞成核过程中起主导作用,由张应力产生的过剩空位在应力梯度作用下沿CuM1/SiN界面作扩散运动并在应力梯度极大值处成核生长成空洞.由于M1互连应力沿横向方向变化较快,因此应力诱生空洞的横向生长速率较大.当通孔直径增大时,互连应力和应力梯度值增大,并导致应力诱生空洞的生长速率上升.

关键词：铜互连应力迁移应力诱生空洞失效

具有poly-Si_(1-x)Ge_x栅的应变SiGe p型金属氧化物半导体场效应晶体管阈值电压漂移模型研究

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物理学报 2014年第23期63卷 284-289页

作者：刘翔宇胡辉勇张鹤鸣宣荣喜宋建军舒斌王斌王萌西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

针对具有poly-Si1-x Ge x栅的应变Si Ge p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET),研究了其垂直电势与电场分布,建立了考虑栅耗尽的poly-Si1-x Ge x栅情况下该器件的等效栅氧化层厚度模型,并利用该模型分析了poly-Si1-x Ge x栅及应变S... 详细信息

针对具有poly-Si1-x Ge x栅的应变Si Ge p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET),研究了其垂直电势与电场分布,建立了考虑栅耗尽的poly-Si1-x Ge x栅情况下该器件的等效栅氧化层厚度模型,并利用该模型分析了poly-Si1-x Ge x栅及应变Si Ge层中Ge组分对等效氧化层厚度的影响.研究了应变Si Ge PMOSFET热载流子产生的机理及其对器件性能的影响,以及引起应变Si Ge PMOSFET阈值电压漂移的机理,并建立了该器件阈值电压漂移模型,揭示了器件阈值电压漂移随电应力施加时间、栅极电压、polySi1-x Ge x栅及应变Si Ge层中Ge组分的变化关系.并在此基础上进行了实验验证,在电应力施加10000 s时,阈值电压漂移0.032 V,与模拟结果基本一致,为应变Si Ge PMOSFET及相关电路的设计与制造提供了重要的理论与实践基础.

关键词：应变Si Ge p型金属氧化物半导体场效应晶体管 poly-Si1-xGex栅热载流子阈值电压

异质多晶SiGe栅应变Si NMOSFET物理模型研究

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物理学报 2013年第21期62卷 452-459页

作者：王斌张鹤鸣胡辉勇张玉明宋建军周春宇李妤晨西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

结合了"栅极工程"和"应变工程"二者的优点,异质多晶SiGe栅应变Si MOSFET,通过沿沟道方向使用不同功函数的多晶SiGe材料,在应变的基础上进一步提高了MOSFET的性能.本文结合其结构模型,以应变Si NMOSFET为例,建立了强反型时的准二维表面... 详细信息

结合了"栅极工程"和"应变工程"二者的优点,异质多晶SiGe栅应变Si MOSFET,通过沿沟道方向使用不同功函数的多晶SiGe材料,在应变的基础上进一步提高了MOSFET的性能.本文结合其结构模型,以应变Si NMOSFET为例,建立了强反型时的准二维表面势模型,并进一步获得了其阈值电压模型以及沟道电流的物理模型.应用MATLAB对该器件模型进行了分析,讨论了异质多晶SiGe栅功函数及栅长度、衬底SiGe中Ge组分等参数对器件阈值电压、沟道电流的影响,获得了最优化的异质栅结构.模型所得结果与仿真结果及相关文献给出的结论一致,证明了该模型的正确性.该研究为异质多晶SiGe栅应变Si MOSFET的设计制造提供了有价值的参考.

关键词：异质多晶SiGe栅应变Si NMOSFET 表面势沟道电流

前驱体和退火温度对Nd_2O_3薄膜组分影响的定量研究

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物理学报 2013年第3期62卷 367-373页

作者：张旭杰刘红侠范小娇樊继斌西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

采用Nd(thd)3和O3作为反应前驱体,利用先进的原子层淀积方法在P型硅(100)衬底上制备了超薄Nd2O3介质膜,并在N2气氛下进行了退火处理.采用X射线光电子能谱仪对薄膜样品组分进行分析.研究结果表明,淀积过程中将前驱体温度从175℃提高到18... 详细信息

采用Nd(thd)3和O3作为反应前驱体,利用先进的原子层淀积方法在P型硅(100)衬底上制备了超薄Nd2O3介质膜,并在N2气氛下进行了退火处理.采用X射线光电子能谱仪对薄膜样品组分进行分析.研究结果表明,淀积过程中将前驱体温度从175℃提高到185℃后,薄膜的质量得到提高,O/Nd原子比达到1.82,更接近理想的化学计量比,介电常数也从6.85升高到10.32.

关键词：原子层淀积 Nd2O3 前驱体温度 X射线光电子能谱仪

应变(001)p型金属氧化物半导体反型层空穴量子化与电导率有效质量

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物理学报 2014年第23期63卷 428-433页

作者：刘伟峰宋建军西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071

基于k·p微扰理论框架,研究建立了单轴张/压应变Si,Si基双轴应变p型金属氧化物半导体(PMOS)反型层空穴量子化有效质量与空穴面内电导率有效质量模型.结果表明:对于单轴应力PMOS,选择单轴压应力可有效增强器件的性能;同等增强PMOS空穴迁... 详细信息

基于k·p微扰理论框架,研究建立了单轴张/压应变Si,Si基双轴应变p型金属氧化物半导体(PMOS)反型层空穴量子化有效质量与空穴面内电导率有效质量模型.结果表明:对于单轴应力PMOS,选择单轴压应力可有效增强器件的性能;同等增强PMOS空穴迁移率,需要施加的单轴力强度小于双轴力的强度;在选择双轴应力增强器件性能时,应优先选择应变Si1-x Ge x作为沟道材料.所获得的量化理论结论可为Si基及其他应变器件的物理理解及设计提供重要理论参考.

关键词：应变 p型金属氧化物半导体沟道设计

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N型4H-SiC同质外延生长

物理学报 2008年第10期57卷 6649-6653页

作者：贾仁需张义门张玉明王悦湖西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

利用水平式低压热壁CVD(LP-HW-CVD)生长系统,台阶控制生长和衬底旋转等优化技术,在偏晶向的4H-SiCSi(0001)晶面衬底上进行4H-SiC同质外延生长,生长温度和压力分别为1550℃和104Pa,用高纯N2作为n型掺杂剂的4H-SiC原位掺杂技术,生长速率... 详细信息

利用水平式低压热壁CVD(LP-HW-CVD)生长系统,台阶控制生长和衬底旋转等优化技术,在偏晶向的4H-SiCSi(0001)晶面衬底上进行4H-SiC同质外延生长,生长温度和压力分别为1550℃和104Pa,用高纯N2作为n型掺杂剂的4H-SiC原位掺杂技术,生长速率控制在5μm/h左右.采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM),傅里叶变换红外光谱(FTIR)和Hg/4H-SiC肖特基结构对同质外延表面形貌、厚度、掺杂浓度以及均匀性进行了测试.实验结果表明,4H-SiC同质外延在表面无明显缺陷,厚度均匀性1.74%,1.99%和1.32%(σ/mean),掺杂浓度均匀性为3.37%,2.39%和2.01%.同种工艺条件下,样品间的厚度和掺杂浓度误差为1.54%和3.63%,有很好的工艺可靠性.

关键词： 4H-SiC 同质外延生长水平热壁CVD 均匀性