LDD MOSFET热载流子退化分析及其寿命预测

集成电路器件密集化导致电场梯度增大和电流密度集中,加剧了热载流子效应,电热性能退化。本文聚焦热载流子注入(Hot carrier injection, HCI)效应对器件可靠性的影响问题,通过研究N型轻掺杂漏极金属氧化物半导体场效应晶体管(N-type lightly doped drain metal-oxide-semiconductor field effect transistor, LDD NMOSFET)的寿命试验,深入分析了中栅应力区HCI对器件关键电学参数的影响,并与低栅应力区的退化模式进行了对比。结果表明,线性漏极电流的退化率高于饱和漏电流,但退化幂律小于饱和漏电流;在相同应力下不同电学参数的退化率不同,其中最大跨导的退化率最高。基于测试数据构建了LDD NMOSFET电学参数随应力时间变化的关系,提取模型参数,确定了寿命预测模型,并外推出了不同应力电压下的器件寿命。

应用于便携设备背光的DC2DC转换器

在分析提供手机白光二极管（LED）背光的DC2DC转换器应具有高效率、低功耗、低电流等特性的基础上，设计了一款芯片，集成PWM技术、同步整流技术、软启动技术的同时，利用与绝对温度成正比的电流源（PTAT电流源）和三极管、MOS管。设计实现了一具有迟滞功能的过温保护电路，同时工艺上采用了低阻抗版图设计．芯片采用0．5μm的P衬N阱数模混合1P3MBiCMOS工艺流片．测试结果表明，芯片开关频率可达到1MHz。具有2．7～6．0V的输入电压范围，实现了PWM亮度控制、过压保护和短路保护等功能，做到了高效率低功耗，转换效率高达86％，可稳定驱动多达5个白光LED，完全满足系统设计的需要．

沟道宽度对MOSFET高功率微波效应的影响

关于高功率微波(HPM)对半导体器件影响的研究往往采用二维仿真模型,而器件宽度作为第三个维度,对仿真结果的影响并没有得以足够的重视。通过Sentaurus TCAD软件对器件的三维模型进行模拟仿真,重点研究了器件宽度在高功率微波注入条件下对于器件电击穿和热积累的影响。研究结果表明,随着器件宽度的增加,标志着二次击穿开始发生的"快回"电压Vt1会明显降低,因此在HPM注入下,较大宽度的器件将有更多的时间处于击穿区域;同时,高功率微波引起热集聚效应在大沟道宽度器件中将更加显著,其内部的峰值温度大于沟道宽度较小的器件。提出了一种新型的轻掺杂漏极结构,能够改善器件内部沿宽度方向上的热扩散条件,减小器件内部的峰值温度,并可提高器件的Vt1,进而提高器件在HPM下的稳定性。

势垒层注入氢离子的AlGaN/GaN LDD-HEMT设计与仿真

普通结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件受漏极高压影响,器件沟道内的电场线在栅电极附近不断汇聚,最终导致AlGaN/GaN HEMT器件提前击穿。为了提高AlGaN/GaN HEMT器件的耐电压能力和沟道电场均匀性,先建立漏极离子轻掺杂(LDD)结构的AlGaN/GaN HEMT模型,在势垒层中引入带负电荷的氟离子会降低沟道内的正极化电荷,形成类似于"栅场板"结构,以增加导通电阻为代价降低栅电极附近沟道内电场峰值。之后在漏极附近势垒层进行氢离子注入,来补偿LDD结构输出特性的损失,并进一步均匀沟道电场分布,提高AlGaN/GaN HEMT器件的耐压特性。最终设计的AlGaN/GaN HEMT器件导通电阻为0. 766 mΩ·cm2,击穿电压为1 176 V。