采用真空镀膜制备的叠层结构有机场效应晶体管的研究

本文报道了一种叠层结构有机场效应管,它有别于一般的顶接触式和底接触式结构OFET。该器件采用真空镀膜制备,以SiO2作为绝缘层,酞菁铜CuPc作为沟道层。测量出其输出特性曲线,可看见较明显的场效应特性。对器件温度特性的研究表明,漏极电流随着温度的升高而增大。XRD分析表明,在Si/SiO2和Si/SiO2/Al两种衬底上蒸镀制备的CuPc薄膜呈多晶结构,且两种衬底上的CuPc薄膜晶粒尺度大致相等。

太赫兹二极管的研究进展及应用

太赫兹器件是太赫兹技术的核心。介绍了肖特基势垒二极管、耿氏二极管、碰撞雪崩渡越时间(IMPATT)二极管以及隧道渡越时间(TUNNETT)二极管四种典型太赫兹二极管的基本理论、器件结构和关键技术,分析了影响器件性能的主要因素,给出了优化改进器件性能的措施。阐述并比较了各种太赫兹二极管的特点以及同一种结构不同材料的太赫兹二极管特性,通过对比得出各自的优缺点及适用范围。分类总结了四种不同类型太赫兹二极管的研究进展和它们相应的应用。基于器件结构和先进的半导体材料特性,指出了不同类型太赫兹二极管的未来发展方向,描述了不同类型太赫兹二极管的应用和前景。

关于塑封VDMOS器件热点的研究

功率VDMOS器件作为新一代高压大电流功率器件兼有双极晶体管和普通MOS器件的优点,广泛应用于各个领域。由于功率VDMOS的工作条件恶劣,在高温大电压的应用环境下失效概率较大。在所有的失效机制中,很大一部分是由于器件无法承受瞬间高压脉冲,致使器件芯片烧坏失效。表现出的是在芯片某处产生一明显的烧穿点即所谓的"热点"。这里主要介绍了塑封VDMOS器件进行单雪崩能量测试过程和实际应用中不良品产生热点的原因,从二次击穿的角度对其进行理论解释并提出一些改进措施。

硅/硅直接键合的界面应力

硅/硅直接键合技术广泛应用于SOI,MEMS和电力电子器件等领域,键合应力对键合的成功和器件的性能产生很大的影响。键合过程引入的应力主要是室温下两硅片面贴合时表面的起伏引起的弹性应力;高温退火阶段由于两个硅片的热膨胀系数不同引起的热应力和由于界面的本征氧化层或与二氧化硅键合时二氧化硅发生粘滞流动引起的粘滞应力。另外,键合界面的气泡、微粒和带图形的硅片键合都会引入附加的应力。

高精度低噪声基准电压源的设计

利用反向带隙电压原理,采用基于CMOS阈值电压的自偏置共源共栅电流镜技术,设计了一种低压低噪声基准电压源。该电压基准源没有外加滤波电容的情况下,通过双极型晶体管大的输出阻抗特性,实现了更低的噪声输出,提高了输出电压的精度。Hspice仿真结果表明,在0.95V电源电压下,输出基准电压为233.9mV,温度系数为7.6×10-6/°C,30Hz频率下输出频带噪声谱线密度是15nV/Hz。在0.9～2.0V的电源电压范围内,室温下基准电压的变化为1.7mV。流片后的测试结果验证了所设计的基准电压源能工作于较低电源电压,输出基准电压的温度系数小,噪声与功耗低。

基于HDMI视频信号接收的电荷泵PLL设计

介绍了一种实现HDMI中数字视频信号接收的方法,设计并实现了一种新的用于HDMI中像素数据和时钟信号恢复的电荷泵锁相环;通过V-I电路的改进降低了压控震荡器的增益,改善了控制电压的波动对压控震荡器频率的影响,从而减小时钟抖动;采用频率检测电路对输入时钟信号频率进行自动检测分段,可实现大的频率捕获范围,从而实现了对高达UXGA格式的数字视频信号接收;采用Hspice-RF工具对压控震荡器的抖动和相位噪声性能进行仿真,SMIC0.18μsCMOS混合信号工艺进行了流片验证,测试结果表明输入最大1.65Gbit/s像素数据信号条件下PLL输出的时钟信号抖动小于200ps.

硅-硅键合界面氧化层模型与杂质分布的模拟

硅-硅直接键合的硅片界面存在一层很薄的氧化层,其化学成分是非化学计量比的氧化物S iOw(0<w<2)。杂质在界面氧化层S iOw中的扩散系数与化学组成有关。文中根据建立的界面氧化层模型推导出了杂质在界面氧化层S iOw中的杂质扩散系数D(w)和在S i/S iOw界面处的分凝系数m(w)。最后,根据这些关系和键合界面的杂质扩散模型,对杂质分布进行了模拟并且把模拟结果与实验结果进行了比较,结果一致。这一模型和模拟结果对硅-硅直接键合设计有一定参考价值。

Si基JBS整流二极管的设计与制备

基于JBS整流二极管理论,详细介绍了一种Si基JBS整流二极管设计方法、制备工艺及测试结果。在传统肖特基二极管(SBD)有源区,利用光刻和固态源扩散工艺形成掺硼的蜂窝状结构,与n型衬底形成pn结,反向偏置时抑制了因电压增加引起的金属-半导体势垒高度降低,减小了漏电流;采用离子注入形成两道场限环的终端结构,有效防止了边缘击穿,提高了反向击穿电压。对制备的器件使用Tektronix 370B可编程特性曲线图示仪进行了I-V特性测试,结果表明本文设计的Si基JBS整流二极管正向压降VF=0.78 V(正向电流IF=5 A时),反向击穿电压可达340 V。

复合结构静电感应晶体管的终端造型

为了克服几何形状(曲率效应)造成的边角电场对平面扩散结击穿性能的劣化效应,对应于静电感应器件的复合结构,采用限场环与切断环作为终端造型,使结边界处的耗尽层宽度反窄化效应而展宽,以分散电力线并降低表面电场。

复合结构静电感应晶体管的终端造型

为了克服几何形状(曲率效应)造成的边角电场对平面扩散结击穿性能的劣化效应,对应于静电感应器件的复合结构,采用限场环与切断环作为终端造型,使结边界处的耗尽层宽度反窄化效应而展宽,以分散电力线并降低表面电场。

一种两级误差放大器结构的LDO设计

基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种两级误差放大器结构的LDO稳压器。该电路运用两级误差放大器串联方式来改善LDO的瞬态响应性能,采用米勒频率补偿方式提高其稳定性。两级放大器中主放大器运用标准的折叠式共源共栅放大器,决定了电路的主要性能参数;第二级使用带有AB类输出的快速放大器,用来监控LDO输出电压的变化,以快速地响应此变化。电路仿真结果显示:在电源电压为5 V时,输出为1.8 V,输出电压的温度系数为10×10-6/℃;当电源电压从4.5 V到5.5 V变化时,线性瞬态跳变为48 mV;当负载电流从0 mA到60 mA变化时,负载瞬态跳变为5 mV。且环路的相位裕度为74°,整个电路的静态电流为37μA。该电路结构的瞬态跳变电压值远小于其他电路结构,且能实现低功耗供电。

PECVD淀积Si_3N_4作为光刻掩膜版的保护膜

采用等离子增强化学汽相淀积(PECVD)方法淀积Si3N4薄膜作为光刻掩膜版的保护膜,可以降低掩膜版受损程度,延长使用寿命。分析了Si3N4膜厚的选取要求,给出了PECVD淀积Si3N4膜的工艺条件。实际制作了带有Si3N4保护的光刻掩膜版,并与不带Si3N4保护的掩膜版的使用情况做了对比。结果表明,带有Si3N4保护的光刻掩膜版的使用寿命可明显延长2倍以上。

功率VDMOS器件漏电流、热阻与软焊料空洞率的关系

现在被广泛应用的VDMOS器件存在诸多失效模式,主要表现为直流参数大漏电和热阻过高问题,限制了器件应用。通过对其失效器件进行X-RAY、SEM、EDS分析表征得到相关规律。研究结果表明空洞率相对较小时,漏电流大小、热阻值高低均与空洞率成正相关关系,只是随空洞率增长的趋势有所变化。构成器件的不同材料膨胀系数与导热率不同以及空气导热率较低是空洞率引起热阻值改变的主要原因;高热阻加速了Al的电迁移和可动污染离子移动,最终导致器件漏电流增大。

高速BiCMOS运算跨导放大器的设计

基于全差分结构提出一种高速BiCMOS运算跨导放大器,该放大器采用两级放大结构实现,可用于8位250 Msps流水线结构模数转换器的采样/保持电路中。电路使用0.35μmBiCMOS工艺实现,由3.3 V单电源供电,经优化设计后,实现了2.1 GHz的单位增益带宽,直流开环增益61 dB,相位裕度50°,功耗16 mW,输出摆幅达到2 V;在2 pF的负载电容下,建立时间小于0.6 ns,转换速率1 200 V/μs。该放大器完全符合设计要求的性能指标。

一种高速、高精度跟踪/保持电路的设计

设计了一种用于14位80MSPS流水线型模数转换器(ADC)的跟踪/保持(T/H)电路。该电路采用全差分结构、互补双极工艺。采用钳位电路提高跟踪/保持电路的线性度,在保持电容之前增加带宽限制电阻来提高跟踪/保持电路的信噪比。在5V单电源供电情况下,基于Zarlink0.6μm互补双极工艺模型,对电路进行了仿真。仿真结果显示,在输入信号为39.9609MHz、80MHz采样频率下,无杂散动态范围(SFDR)为92.81dB、功耗32mW。

标准CMOS工艺在高速模拟电路和数模混合电路中的应用展望

从速度、集成度、功耗和成本等几个方面深入的分析了利用标准CMOS工艺来设计开发高速模拟器件和混合处理芯片的现状及发展潜力。

有机非挥发存储器件:浮栅结构有机薄膜晶体管

提出了一种浮栅结构的新型有机薄膜晶体管(FG-OTFT)器件,并阐述了这种器件的工作机理。该器件通过控制浮置栅上的电荷来控制FG-OTFT器件的阈值电压的大小,而器件不同的阈值电压便可用来存储"0"和"1"两个状态,故这种器件可以被用作有机非挥发存储器。我们通过计算机数值模拟的方法对这种器件进行了研究。研究表明该存储器件表现出4V的记忆窗口和很好的存储特性。这种新型结构的有机存储器件可以广泛的用于信息存领域。

恒磁场对Si、Ge基二极管I-V特性的影响及机理分析

在恒磁场为0～2 T的范围内,对Si、Ge基二极管的反向饱和电流和正向电流进行了测试。结果表明,在一定的电学条件下,随着磁感应强度B的增大,磁场对Ge基二极管的反向饱和电流的影响比Si基二极管的更明显。磁场对Si基二极管的正向特性几乎没有影响,但可以观测到Ge基二极管的正向电流随磁场的增强发生了变化。依据半导体理论基础,对实验结果进行了分析并通过建立理论模型对磁场中二极管的I-V特性进行了模拟。

磁控溅射制备高质量Fe_(20)Ni_(80)薄膜（英文）

采用磁控溅射的方法制备了高质量的铁镍合金(Fe_(20)Ni_(80))软磁性薄膜,探究了制备过程中溅射条件对Fe_(20)Ni_(80)薄膜质量的影响,包括溅射气压、溅射功率、退火温度和薄膜厚度等。这些条件或改变了溅射时的溅射速率,或改变了溅射出来的粒子的平均自由程,进而影响制备的Fe_(20)Ni_(80)薄膜的性质,包括薄膜晶粒取向、各向异性磁电阻及垂直各向异性等。通过分别改变薄膜制备过程中的工作气压、溅射功率、退火温度及薄膜厚度等,制备了具有高的各向异性磁电阻、低垂直各向异性和很小的矫顽力的Fe_(20)Ni_(80)薄膜,为下一步制备基于Fe_(20)Ni_(80)薄膜的自旋整流器件提供了工艺基础。

9位100MSPS流水线结构A/D转换器的设计

提出一种采用三级流水线型结构的9位100 MSPS折叠式A/D转换器,具体分析了其内部结构。电路使用0.6μm Bipolar工艺实现,由5 V/3.3 V双电源供电,经优化设计后,实现了9位精度,100 MSPS的转换速度,功耗为650 mW,差分输入范围2.2 V。给出了在Cadence Spectre的仿真结果,讨论了流水线A/D转换器设计的关键问题。