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本文研究了部分耗尽SOI器件,主要的研究成果包括:
1)研究了背栅沟道注入对于浮体和体接触部分耗尽CMOS/SOI器件击穿特性的影响,随着背栅沟道注入剂量的增加,浮体nMOS和H型栅体接触nMOS器件的关态击穿特性变化趋势不同,浮体nMOS的击穿电压得到了提高,而H型栅体接触nMOS器件的击穿电压却降低了。对浮体nMOS和H型栅体接触nMOS器件的击穿机制进行了深入研究。
2)研究了半背栅沟道注入,在背栅沟道注入过程中,只注入一半的沟道,这样保持在源端背沟道的浓度足够高,而在靠近漏端背栅沟道浓度足够低,从而确保击穿电压提高,同时抑制了器件的热载流子效应。
3)在国内率先研究了动态阈值晶体管的温度特性,当温度由298K升高到398K时,常规MOS器件阈值电压由600mV降低到360mV,减小了40%,而动态阈值MOS器件的阈值电压由390mV降低到260mV,减小了33%;常规MOS的亚阈值斜率由114.4mV/dec增加到169.6mV/dec,变化达到48.3%,而动态阂值MOS器件的亚阈值斜率由67.4mV/dec(此温度下,理想亚阈值斜率为60mV/dec)增加到94mV/dec,变化为39.5%。
4)在国内首次制备了一种新型的栅体通过反偏肖特基结连接动态阈值晶体管,具有低关态电流,高驱动能力,同时提高了动态阈值晶体管的工作电压。
5)模拟了双栅动态阈值晶体管制备工艺和器件特性,提高了动态阈值晶体管的工作电压。
6)研究了低势垒体接触BUSFET和常规BUSFET的制备工艺,模拟了这两种器件的辐照效应。与常规BUSFET结构相比,低势垒体接触BUSFET的抗总剂量辐照能力,抗单粒子事件能力和抗剂量率辐照能力得到了明显的提高。
7)研究了源体紧密接触SOI射频LDMOS和低势垒体接触SOI射频LDMOS的背栅特性对于导通电阻和击穿电压的影响,提出了一种等效电路模型用来表征SOI LDMOS,包括前栅部分、背栅部分和相应的电阻。
8)在国内率先研究了深亚微米SOI射频LDMOS的功率特性,包括功率增益和功率附加效率。其中,沟道长度0.35μm,频率为2.5GHz,栅电压为1.5V,漏电压为5V,栅宽30×20μm,漂移区长度为0.5μm,射频功率源体紧密接触SOI LDMOS小信号功率增益高达13dB,功率附加效率高达40%,接近同代技术下国外报道的先进水平。
9)研究了总剂量辐照对于源体紧密接触SOI射频LDMOS直流特性和射频特性的影响。总剂量辐照导致LDMOS关态电流增大,开态电流减小,截止频率和最高振荡频率均有所退化。