功率金属-氧化物半导体场效应晶体管静电放电栅源电容解析模型的建立

在实际静电放电测试时,发现各种功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的静电放电测试结果均呈现出正反向耐压不对称现象,而人体与器件接触时的静电放电过程是不区分正反向的.正反向耐压差异较大对于功率MOSFET或作为静电放电保护器件来说都是无法接受的,其造成器件失效的问题格外凸显.本文通过建立SGT-MOSFET,VUMOSFET和VDMOS在静电放电正反向电压下的栅源电容解析模型,对比分析了三种功率MOSFET器件静电放电正反向耐压不对称及其比值不同的原因,为器件的静电放电测试及可靠性分析提供了理论依据.

用全耗尽绝缘硅互补型金属氧化物半导体集成技术实现一种激光测距电路

在对薄膜全耗尽绝缘硅互补型金属氧化物半导体 (SOICMOS)结构进行模拟和测试基础上 ,采用薄膜全耗尽绝缘硅 (SOI)结构 ,并在工艺中利用优质栅氧化、Ti硅化物、轻掺杂漏 (LDD)结构等关键技术实现了一种高速低功耗SOICMOS激光测距集成电路。测试结果表明 :1.2 μm器件 10 1级环振单门延迟为 2 5 2 ps ,总延迟为 5 4.2ns .电路静态功耗约为 3mW ,动态功耗为

高分辨紫外电子轰击互补金属氧化物半导体器件的实验研究

基于真空紫外光电阴极和背照式互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器研制了紫外光响应的电子轰击CMOS(EBCMOS)器件,实现了EBCMOS器件在40 mlx光照度环境下的高分辨探测,电子图像灰度随电子能量的变化呈现出极好的线性关系.对器件成像分辨率测试的结果表明,在电场强度为5000 V/mm时,器件的空间分辨率可以达到25 lp/mm,与国际相关报道水平相当.研制的EBCMOS器件可直接在紫外弱光探测领域应用,如天文观察、高能物理、遥感测绘等,同时也可为下一步研制可见光和近红外敏感的EBCMOS器件提供参考.

基于4晶体管像素结构的互补金属氧化物半导体图像传感器总剂量辐射效应研究

对基于4晶体管像素结构互补金属氧化物半导体图像传感器的电离总剂量效应进行了研究,着重分析了器件的满阱容量和暗电流随总剂量退化的物理机理.实验的总剂量为200 krad(Si),测试点分别为30 krad(Si),100 krad(Si),150 krad(Si)和200 krad(Si),剂量率为50 rad(Si)/s.实验结果发现随着辐照总剂量的增加,器件的满阱容量下降并且暗电流显著增加.其中辐照使得传输门沟道掺杂分布发生改变是满阱容量下降的主要原因,而暗电流退化则主要来自于浅槽隔离界面缺陷产生电流和传输门-光电二极管交叠区产生电流.实验还表明样品器件的转换增益在辐照前后未发生明显变化,并且与3晶体管像素结构不同,4晶体管像素结构的互补金属氧化物半导体图像传感器没有显著的总剂量辐照偏置效应.

基于互补金属氧化物半导体的高精度地沟油检测计

利用地沟油与正常食用油的导电率不同导致单位体积电阻不同,提出一种基于互补金属氧化物半导体工艺(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)的线性检测模块。由于使用直接选择与短接到地的方法实现电阻串分压,使得分压线性度更高。在脉冲计数的作用下,电阻分压通过与参考电压相比较可以得到不同的高电平数,不仅可以区分地沟油与正常食用油,还可以得出正常油掺入地沟油的质量分数。在检测计核心电路设计方面,由于采用CMOS工艺设计,所以可以实现低面积和低功耗的检测。

高功率微波作用下金属氧化物半导体场效应管响应

采用基于半导体漂移扩散模型的数值模拟软件对高功率微波(HPM)作用下金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的响应进行了数值模拟研究。对MOSFET在HPM作用下的输出特性以及器件内部响应进行了数值模拟。计算结果表明,在MOSFET栅极加载HPM后,随着注入HPM幅值的增大,会使得器件的正向电压小于开启电压,从而使得输出电流的波形发生形变。在器件内部,导电沟道靠近源极一端的电场强度最大,热量产生集中在这一区域。在脉冲正半周期时,温度峰值位于沟道源极一端,负半周期时,器件内部几乎没有电流,器件内的温度峰值在热扩散效应的影响下趋向于导电沟道中部。

太赫兹互补金属氧化物半导体场效应管探测器理论模型中扩散效应研究

针对基于经典动力学理论传统模型中忽略扩散效应的问题,通过对基于玻尔兹曼理论的场效应管传输线模型的理论分析,建立了包含扩散效应的太赫兹互补金属氧化物半导体(CMOS)场效应管探测器理论模型,研究扩散效应对场效应管电导及响应度的影响.同时,将此模型与忽略了扩散效应的传统模型进行了对比仿真模拟,给出了两种模型下的电流响应度随温度及频率变化的差别.依据仿真结果,并结合3σ原则明确了场效应管传输线模型中扩散部分省略的依据和条件.研究结果表明:扩散部分引起的响应度差异大小主要由场效应管的工作温度及工作频率决定.其中工作频率起主要作用,温度变化对差异大小影响较为微弱;而对于工作频率而言,当场效应管工作频率小于1 THz时,模型中的扩散部分可以忽略不计;而当工作频率大于1 THz时,扩散部分不可省略,此时场效应管模型需同时包含漂移、散射及扩散三个物理过程.本文的研究结果为太赫兹CMOS场效应管理论模型的精确建立及模拟提供了理论支持.

“集成电路工艺”虚拟实践平台建设与教学实践

在集成电路(IC)工艺的实验教学中,互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路加工工艺实验教学是学生加深对半导体工艺理解的重要环节。由于微电子行业的实验场所、时间以及实验设备的各种限制,真正的实际操作非常有限,导致实验教学效果并不理想。基于这些原因,开发了“集成电路工艺”虚拟实践平台,该平台对传统的实际操作实验教学进行了虚拟仿真,通过该平台学生可以进行集成电路工艺的模拟操作,极大地促进了学生的实验兴趣,并能够加深对集成电路制造工艺的理解。该虚拟实践平台已在学生中使用,取得了良好的实验教学效果。虚拟实践平台可以通过互联网进行优质教学资源共享,对微电子专业学生的实验教学具有良好的促进作用。

意法半导体（ST）谐振半桥拓扑专用高压集成电路

意法半导体推出专门为串联谐振半桥拓扑设计的双终接控制器芯片。新的L6599新增多种功能，如直接连接功率因数校正器（PFC）的专用输出、两级过流保护（OCP）、自锁禁止输入、轻负载突发模式操作和一个上电／断电顺序或欠压保护输入。新产品工作在50％互补性占空比下，插入一个固定的死区时间，以确保软开关操作。支持高频开关（最高500kHz），能效高，电磁干扰（EMI）辐射低。为了采用自举方法驱动上桥臂开关，新产品整合了一个能够承受600V以上电压的高压浮动结构和一个同步驱动式高压横向双扩散金属氧化物半导体（LDMOS）器件，节省了一个外部快速恢复自举二极管。L6599为两个栅驱动器提供一个源出电流0．6A和灌入电流1．2A的典型峰值电流处理能力，

欧盟启动“洞察力”项目开发互补金属氧化物半导体技术

未来的雷达成像系统和5G通信系统在高频率工作时将具有更高的分辨率和更高的数据传输速率,但同时会增加功率消耗。为了降低功耗,提高性能和降低成本,欧洲启动＂洞察力＂（INSIGHT）项目（下一代高性能CMOS SoC技术的Ⅲ -Ⅴ族半导体纳米线集成）旨在开发Ⅲ -Ⅴ族CMOS（互补金属氧化物半导体）技术。该项目的参研单位包括德国应用固体物理研究所（IAF）、

基于金属氧化物半导体场效应管的Marx发生器

给出了一种基于半导体开关的脉冲功率源的设计原理和方法。与标准的Marx发生器相比,用金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)替代气体火花隙开关,用二极管替代电阻,由于可重复频率运行,所以能够有效地减少电路损耗。由于电路器件特性差异不同,在实验中采取对每一级的开关驱动信号进行单独调节,以补偿器件差异对同步性带来的影响。另外,实验对开关进行光纤隔离,而对强弱电的隔离采用DC-DC转换器,这不仅有利于保护实验设备,而且对Marx多级电路的同步性也有很大的贡献。设计的Marx发生器级数为16级,并给出了单次脉冲和重复频率两种情况下的实验结果。

U型槽刻蚀工艺对GaN垂直沟槽型金属-氧化物-半导体场效应晶体管电学特性的影响

U型槽的干法刻蚀工艺是GaN垂直沟槽型金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)器件关键的工艺步骤,干法刻蚀后GaN的侧壁状况直接影响GaN MOS结构中的界面态特性和器件的沟道电子输运.本文通过改变感应耦合等离子体干法刻蚀工艺中的射频功率和刻蚀掩模,研究了GaN垂直沟槽型MOSFET电学特性的工艺依赖性.研究结果表明,适当降低射频功率,在保证侧壁陡直的前提下可以改善沟道电子迁移率,从35.7 cm^2/(V·s)提高到48.1 cm^2/(V·s),并提高器件的工作电流.沟道处的界面态密度可以通过亚阈值摆幅提取,射频功率在50 W时界面态密度降低到1.90×10^12 cm^-2·eV^-1,比135 W条件下降低了一半.采用SiO2硬刻蚀掩模代替光刻胶掩模可以提高沟槽底部的刻蚀均匀性.较薄的SiO2掩模具有更小的侧壁面积,高能离子的反射作用更弱,过刻蚀现象明显改善,制备出的GaN垂直沟槽型MOSFET沟道场效应迁移率更高,界面态密度更低.

高压抗辐射横向扩散金属氧化物半导体的设计与研究

针对宇航级功率集成电路中横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件抗单粒子辐射性能低的问题,开展了高压LDMOS抗单粒子效应加固技术的研究,采用重掺杂P+well及漏区缓冲层结构设计了一种耐压为60 V的N型LDMOS器件。利用TCAD软件对重掺杂P+well及漏区缓冲层结构的加固机理进行仿真分析,并对回片器件利用Ta离子(线性能量转移,LET=79.2 MeV·cm^(2)/mg)进行辐照试验验证,结果表明,提高Pwell掺杂浓度和采用缓冲层结构可将高压LDMOS器件抗单粒子烧毁电压提升至60 V。

抗辐射模拟CMOS集成电路研究与设计

为研究宇宙辐射环境中航天器里的模拟互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)集成电路性能和各种效应,并在辐射效应所产生机制的基础上,从设计和工艺方面提出了模拟CMOS集成电路主要抗辐射加固设计方法。在宇宙环境中,卫星中的模拟CMOS集成电路存在CMOS半导体元器件阈值电压偏离、线性跨导减小、衬底的漏电流增加和转角1/f噪声幅值增加。所以提出了3种对模拟CMOS集成电路进行抗辐射加固的方法:1)抗辐射模拟CMOS集成电路的设计;2)抗辐射集成电路版图设计;3)单晶半导体硅膜(Silicon on Insulator,SOI)抗辐射工艺与加固设计。根据上面的设计方法研制了抗辐射加固模拟CMOS集成电路,可以取得较好的抗辐射效果。

1.25 Gbps并串转换CMOS集成电路

分析了由超高速易重用单元构造的树型和串行组合结构 ,实现了在输入半速率时钟条件下 1 0路到1路吉比特率并串转换。通过理论推导着重讨论了器件延时和时钟畸变对并串转换的影响 ,指出了解决途径。芯片基于 0 .3 5μm CMOS工艺 ,采用全定制设计 ,芯片面积为 2 4.1 9mm2 。串行数据输出的最高工作速率达到 1 .62 Gbps,可满足不同吉比特率通信系统的要求。在 1 .2 5 Gbps标准速率 ,工作电压 3 .3 V,负载为 5 0 Ω的条件下 ,功耗为 1 74.84m W,输出电压峰 -峰值可达到 2 .42 V,占空比为 49% ,抖动为 3 5 ps rms。测试结果和模拟结果一致 ,表明所设计的电路结构在性能、速度、功耗和面积优化方面的先进性。文中设计的芯片具有广泛应用和产业化前景。

基于光纤通信可编程复接集成电路研究

本文提出了一种可编程复接方法和结构 ,通过对编程端的设置可得到 2∶1、3∶1、4∶1及 5∶1的复接模式 .该方法鲁棒性强、应用范围广 ,其组合可实现除包含大于 6的质数之外所有路数的复接 ,解决了光纤通信系统中不同复接模式对应不同复接结构的问题 .通过理论推导 ,本文着重分析了器件延时和时钟相位对芯片工作的影响 ,并指出了解决途径 .基于本方法和结构的全定制单片集成电路采用 0 35 μmCMOS工艺制造 ,芯片面积为 2 4 19mm2 ,实现了串行输出最高数据速率为 1 6 2Gbps的 10∶1复接 .在 1 2 5Gbps标准速率 ,工作电压 3 3V ,负载为 5 0Ω的条件下 ,功耗仅为174 84mW ,输出电压峰 峰值可达到 2 4 2V ,占空比为 4 9% ,抖动为 35psrms.测试结果表明芯片在复接性能、速度、功耗和面积优化方面的先进性 ,可满足不同吉比特率通信系统的要求 。

铅酸蓄电池充电与保护集成电路的设计

针对蓄电池充电和保护电路的分离及占用较大的面积等问题，采用CSMC公司0．6μm互补型金属氧化物半导体（CMOS）212艺，设计集蓄电池充电和保护功能于一身的集成电路．它既可以实现对免维护铅酸蓄电池的浮充充电及过充、过放、过流保护，也可以解决分立元件构成的电路占用面积大的问题．采用Cadence中的Spectre对电路进行模拟仿真，结果表明，当温度在-10-90℃范围内，基准电压随温度的变化呈抛物线的形状，电路的温度得到很好的补偿．

一种混合信号集成电路衬底耦合噪声分析方法

讨论分析了混合信号集成电路衬底噪声耦合的机理,及对模拟电路性能的影响。提出了一种混合信号集成电路衬底耦合噪声分析方法,基于TSMC 0.35μm 2P4M CMOS工艺,以14位高速电流舵D/A转换器为例,给出了混合信号集成电路衬底耦合噪声分析方法的仿真结果,并与实际测试结果进行比较,证实了分析方法的可信性。

毫米波CMOS集成电路的现状与趋势

随着深亚微米和纳米CMOS工艺的成熟,设计和实现低成本的毫米波CMOS集成电路已成为可能。简述了毫米波CMOS技术的发展现状,介绍了毫米波CMOS集成电路的关键技术,即晶体管建模和传输线建模,并给出了毫米波CMOS电路的最新进展和发展趋势。