非均勻溝道DMOS基本參數(shù)及其輻照理論的研究.pdf

1、非均勻溝道DMOS(Diffused Metal-Oxide-Semiconductor)基本特性的研究是新一代高壓功率MOS器件和集成電路的重要新領(lǐng)域——智能功率集成電路研究的基礎(chǔ).該文對(duì)非均勻溝道DMOS的基本參數(shù)及其輻照理論進(jìn)行了深入研究.在國(guó)際上首次提出微米級(jí)和深亞微米級(jí)非均勻溝道DMOS閾值電壓模型和輻照閾值電壓、遷移率模型及單粒子輻照瞬態(tài)響應(yīng)模型.理論研究和模型的提出為下一代功率器件和電路的研究奠定良好的基礎(chǔ).主要研究成果如

2、下:提出非均勻溝道DMOS二維閾值電壓模型.它包含微米和深亞微米級(jí)DMOS閾值電壓模型.基于非均勻溝道雜質(zhì)的二維分布,求解Poisson方程獲得溝道耗盡層寬度的變化,計(jì)算溝道中二維耗盡層電荷總量,給出微米級(jí)DMOS閾值電壓解析式.計(jì)及溝道區(qū)雜質(zhì)的二維非均勻分布、平衡態(tài)能級(jí)對(duì)溝道各點(diǎn)表面勢(shì)的影響和柵電容的邊緣效應(yīng),給出深亞微米DMOS的閾值電壓二維解析式.借助二維仿真器MEDICI給出微米和深亞微米DMOS閾值電壓的數(shù)值解,結(jié)果表明,解析

3、值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值解吻合.還給出了溝道表面擴(kuò)散濃度在2.0×10<'16>cm<'-3>到10.0×10<'16>cm<'-3>范圍內(nèi)微米級(jí)DMOS器件的閾值電壓的簡(jiǎn)明計(jì)算式.提出非均勻溝道DMOS輻照遷移率和閾值電壓模型.提出與"Hydrogen IonTransport"相關(guān)的界面態(tài)產(chǎn)生模型.該界面態(tài)產(chǎn)生模型能較好的闡述現(xiàn)今電離輻照下界面態(tài)產(chǎn)生的過(guò)程.基于溝道雜質(zhì)的非均勻分布,借助鏡像法導(dǎo)出非均勻溝道輻照正空間電荷和溝道中電離雜質(zhì)的

4、二維場(chǎng)及其作用,給出非均勻溝道DMOS器件輻照正空間電荷與溝道雜質(zhì)的二維互作用勢(shì).同時(shí)求解Poisson方程,分別給出非均勻N溝和P溝DMOS的輻照遷移率表示式和輻照正空間電荷閾值電壓表示式.提出非均勻溝道DMOS單粒子輻照的瞬態(tài)響應(yīng)模型.基于單粒子輻照的等離子體輸運(yùn)機(jī)理,借助對(duì)橫向高壓DMOS的關(guān)態(tài)和開(kāi)態(tài)的不同能量粒子輻照瞬態(tài)響應(yīng)的二維數(shù)值分析,獲得在雙結(jié)、單結(jié)和無(wú)結(jié)情況下的瞬態(tài)響應(yīng)特性.結(jié)果表明,橫向高壓DMOS的開(kāi)態(tài)漏端峰值電流比