非晶氧化物半导体薄膜晶体管沟道层的研究进展

薄膜晶体管(TFT)作为开关元件广泛应用于平板显示领域,沟道层材料的选择直接影响了TFT的性能。近年来,基于非晶氧化物半导体(AOS)沟道层材料的TFT已成为具有潜力替代传统硅材料(非晶硅或多晶硅)沟道层TFT的新一代技术,有望应用于超大屏显示、3D显示、柔性显示以及透明显示等新一代显示领域。综述了AOS TFT沟道层的研究进展,重点介绍了AOS TFT用AOS沟道层在材料体系、成膜技术、薄膜的后续处理工艺、材料体系中各元素含量以及掺杂等方面的研究成果,并分析了AOS沟道层对AOS TFT性能的影响以及存在的问题,对AOS TFT的未来发展趋势进行了预测和展望。

N_(2)O处理对背沟刻蚀金属氧化物薄膜晶体管性能的影响

通过采用稀土元素镨掺杂铟锡锌氧化物半导体作为薄膜晶体管沟道层,成功实现了基于铝酸的湿法背沟道刻蚀薄膜晶体管的制备.研究了N_(2)O等离子体处理对薄膜晶体管背沟道界面的影响,对其处理功率和时间对器件性能的影响做了具体研究.结果表明,在一定的功率和时间处理下能获得良好的器件性能,所制备的器件具有良好的正向偏压热稳定性和光照条件下负向偏压热稳定性.高分辨透射电镜结果显示,该非晶结构的金属氧化物半导体材料可以有效抵抗铝酸的刻蚀,未发现明显的成分偏析现象.进一步的X射线光电能谱测试表明,N_(2)O等离子体处理能在界面处形成一个富氧、低载流子浓度的界面层.其一方面可以有效抵抗器件在沉积氧化硅钝化层时等离子体对背沟道的损伤;另一方面作为氢的钝化体,抑制了低能级施主态氢的产生,为低成本、高效的薄膜晶体管性能优化方式提供了重要参考.

保护层对背沟道刻蚀型金属氧化物IGZO TFT性能的研究

研究了保护层对背沟道刻蚀型IGZO TFT性能及其稳定性的影响。结果显示,在正电压应力下TFT的阈值电压正向漂移。通过数据分析得知,保护层对水汽的阻挡能力直接影响到IGZO TFT的性能和稳定性。通过优化TFT的保护层,可以有效阻挡水汽渗透到背沟道表面形成缺陷态,提升IGZO TFT器件的稳定性。

渐变沟道全耗尽SOI MOSFET漏致势垒降低效应研究

目的 集SOI MOSFET(绝缘衬底上的硅金属氧化物半导体场效应晶体管)器件结构与渐变沟道的优点于一体,提出渐变沟道全耗尽SOI MOSFET器件结构,以提高MOSFET器件的微观物理性能。方法 分别列出沟道不同掺杂浓度的2个区域的泊松方程并求解,建立阈值电压模型。依据计算结果,详细分析沟道高掺杂区的掺杂浓度和掺杂长度、栅氧化层的介电常数、硅膜厚度等物理参数对漏致势垒降低(DIBL)效应的影响。结果 DIBL随沟道高掺杂区的掺杂浓度的增大而变小,随掺杂长度的减小而变小,随栅氧化层的介电常数的增大而变小,随硅层厚度减薄而变小。结论 渐变掺杂沟道结构能够有效抑制器件的DIBL。该研究结果不仅对器件的理论研究有一定的意义,而且对器件的设计提供了一定的参考价值。

应变硅NMOS晶体管沟道应变的模拟研究

建立了一种基于硅/锗硅异质结构的应变硅NMOS晶体管的有限元模型,通过模拟研究了沟道区的应变分布及其与器件参数的关系。结果表明,提高锗硅虚拟衬底中锗的摩尔组分、减小应变硅层厚度,可以增加沟道应变。此外,应变量还随器件结构长度的增加而增加。研究结果可为应变硅器件的设计、工艺优化提供参考依据。

p型金属氧化物半导体场效应晶体管低剂量率辐射损伤增强效应模型研究

对一种非加固4007电路中p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在不同剂量率条件下的电离辐射损伤效应及高剂量率辐照后的退火效应进行了研究.通过测量不同剂量率条件下PMOSFET的亚阈I-V特性曲线,得到阈值电压漂移量随累积剂量、退火时间的变化关系.实验发现,此种型号的PMOSFET具有低剂量率辐射损伤增强效应.通过描述H+在氧化层中的输运过程,解释了界面态的形成原因,初步探讨了非加固4007电路中PMOSFET低剂量率辐射损伤增强效应模型.

γ射线总剂量辐照效应对应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管阈值电压与跨导的影响研究

分析了双轴应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在γ射线辐照下载流子的微观输运过程,揭示了γ射线的作用机理及器件电学特性随辐照总剂量的演化规律,建立了总剂量辐照条件下的双轴应变Si PMOSFET阈值电压与跨导等电学特性模型,并对其进行了模拟仿真.由仿真结果可知,阈值电压的绝对值会随着辐照总剂量的积累而增加,辐照总剂量较低时阈值电压的变化与总剂量基本呈线性关系,高剂量时趋于饱和;辐照产生的陷阱电荷增加了沟道区载流子之间的碰撞概率,导致了沟道载流子迁移率的退化以及跨导的降低.在此基础上,进行实验验证,测试结果表明实验数据与仿真结果基本相符,为双轴应变Si PMOSFET辐照可靠性的研究和应变集成电路的应用与推广提供了理论依据和实践基础.

反向衬底偏压下纳米N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管中栅调制界面产生电流特性研究

研究了反向衬底偏压VB下纳米N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管中栅调制界面产生(GMG)电流IGMG特性,发现IGMG曲线的上升沿与下降沿随着|VB|的增大向右漂移.基于实验和理论模型分析,得出了VB与这种漂移之间的物理作用机制,漂移现象的产生归因于衬底偏压VB调节了表面电势φs在栅电压VG中的占有比重:|VB|增大时相同VG下φs会变小,φs的变化继而引发上升沿产生率因子gr减小以及下降沿产生率因子gf增大.进一步发现IGMG上升沿与下降沿的最大跨导GMR,GMF在对数坐标系下与VB成线性关系,并且随着|VB|增加而增大.由于漏电压VD在IGMG上升沿与下降沿中的作用不同,三种VD下GMR-VB曲线重合而GMF-VB曲线则产生差异.增大VD会增强gf随VG的变化,因此使得给定VB下的GMF变大.同时这却导致了更大VD下GMF-VB曲线变化的趋势减缓,随着VD从0.2 V变为0.6 V,曲线的斜率s从0.09减小到0.03.

安森美半导体推出新型高密度沟槽MOSFET

安森美半导体（ON Semieonductor，）推出24款新的30伏（V）、N沟道沟槽（Trench）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。这些MOS—FET采用DPAK、SO-8FL、？8FL及SOIC-8封装，为计算机和游戏机应用中的同步降压转换器提供更高的开关性能。

安森美半导体推出新的高密度沟槽MOSFET

安森美半导体（ON Semiconductor）推出24款新的30伏（V）、N沟道沟槽（Trench）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。这些MOSFET采用DPAK、SO-8FL、8FL及SOIC-8封装．为计算机和游戏机应用中的同步降压转换器提供更高的开关性能。

SiGe沟道pMOSFET阈值电压模型

通过求解泊松方程,综合考虑短沟道效应和漏致势垒降低效应,建立了小尺寸S iG e沟道pM O SFET阈值电压模型,模拟结果和实验数据吻合良好。模拟分析表明,当S iG e沟道长度小于200 nm时,阈值电压受沟道长度、G e组份、衬底掺杂浓度、盖帽层厚度、栅氧化层厚度的影响较大。而对于500 nm以上的沟道长度,可忽略短沟道效应和漏致势垒降低效应对阈值电压的影响。

应变SiGe沟道PMOSFET亚阈值特性模拟

通过简化的模型,对应变SiGe沟道PMOSFET及SiPMOSFET的亚阈值特性作出了简单的理论分析,然后用二维模拟器Medici进行了模拟和对比;研究了截止电流和亚阈值斜率随SiGePMOSFET垂直结构参数的变化关系。模拟结果同理论分析符合一致,表明应变SiGe沟道PMOSFET的亚阈值特性比SiPMOSFET更差,并且对垂直结构参数敏感,在器件设计时值得关注。

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

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.

高k栅介质小尺寸全耗尽绝缘体上锗p型金属氧化物半导体场效应晶体管漏源电流模型

通过求解沟道的二维泊松方程得到沟道表面势和沟道反型层电荷,建立了高k栅介质小尺寸绝缘体上锗(Ge OI)p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)的漏源电流解析模型.模型包括了速度饱和效应、迁移率调制效应和沟长调制效应,同时考虑了栅氧化层和埋氧层与沟道界面处的界面陷阱电荷、氧化层固定电荷对漏源电流的影响.在饱和区和非饱和区,漏源电流模拟结果与实验数据符合得较好,证实了模型的正确性和实用性.利用建立的漏源电流模型模拟分析了器件主要结构和物理参数对跨导、漏导、截止频率和电压增益的影响,对Ge OI PMOSFET的设计具有一定的指导作用.

双栅MOSFET沟道侧壁绝缘柱(DP)表面势解析模型

采用抛物线近似方法求解二维泊松方程,建立了漏端沟道侧壁绝缘柱表面电势解析模型。在该解析模型下,求解了不同漏压下的表面势,并与Atlas仿真结果做对比。比较了在相同条件下,DPDG MOSFET与DG MOSFET的沟道侧壁电势与电场分布。在不同沟道长度下,分析了DPDG MOSFET器件的阈值电压(Vth),亚阈值斜率(SS)以及漏感应势垒降低效应(DIBL),并与DG MOSFET作对比。结果表明,添加绝缘柱DP后,不仅减小了源漏端电荷分享,而且增强了栅对电荷控制,从而改善了器件的DIBL效应,并有效提高了器件的可靠性。

沟道长度对国产28nm pMOSFET NBTI的影响研究

负偏置温度不稳定性(NBTI:Negative Bias Temperature Instability)是半导体先进工艺MOSFET器件最普遍、最严重的老化效应之一,严重地影响着集成电路的可靠性。研究了沟道长度对国产28 nm pMOSFET器件MBTI的影响,结果表明:针对单一沟道器件,沟道长度越短,NBTI效应越严重。但是,针对多个器件单元串联组成的长沟道器件,NBTI效应只与每个器件单元的沟道长度有关,与器件单元数量无关。

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

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.

安森美半导体推出能降低损耗的低压功率MOSFET新系列,以达到业界更高能效的需求

推动高能效创新的安森美半导体（ONSemiconductor）推出新系列的6款N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），它们经过设计及优化，提供领先业界能效，优于市场现有器件。

p型薄膜晶体管(TFT)的研究进展

薄膜晶体管(TFT)作为平板显示领域的核心技术之一,在电子信息产业中发挥了重要作用。近年来,氧化物薄膜晶体管发展迅速,高迁移率、高可见光透过率以及低温加工工艺等优势使其在柔性显示领域占据重要地位。目前关于氧化物TFT的文章报道大部分是n型TFT,为进一步提高集成电路的性能,需要制造有稳定性能的p型TFT。文章对比了4种TFT器件结构的组成、工作原理以及其在显示器领域中的应用,重点阐述了自1997年起p型TFT的研究进展,包括其制备方法、制备原材料以及得到的TFT的相关性能等;最后详细介绍了制备p型TFT的半导体材料和其新型应用领域,表明p型TFT在显示领域中具有重要应用前景。

沟道尺寸对深亚微米GGNMOS保护器件特性的影响

基于测试结果,研究了不同沟道宽度、沟道长度对深亚微米单叉指栅接地N型金属氧化物半导体静电放电保护器件性能的影响机制,并得出保护器件沟道尺寸的优化准则.基于SMIC 0.18μm CMOS工艺进行流片及传输线脉冲测试,得到了不同版图参数条件下保护器件的I-V特性.基于失效电流水平变化趋势以及器件仿真结果,分析了相关物理机制.研究结果表明,沟道宽度的选取必须结合器件的导通均匀性情况,同时沟道长度值则通过改变器件沟道下方的热分布影响保护器件的鲁棒性.利用实验方法分析了沟道尺寸对单叉指栅接地N型金属氧化物半导体保护器件性能影响的物理机制,对深亚微米保护器件的版图设计提供了优化指导.