2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、SOI(Silicon On Insulator,絕緣體上硅)高壓 LDMOS(Lateral Double-diffused Metal Oxide Semicondutor,橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)器件因其低功耗、高頻率、高集成度等特點(diǎn),廣泛用于汽車電子、醫(yī)療電子、智能家電和航空航天等智能功率集成電路。相比厚層SOI結(jié)構(gòu),薄層SOI LDMOS具有良好的工藝兼容性和較少的寄生效應(yīng),在功率集成電路,特別是功率開關(guān)和驅(qū)動(dòng)集成電路中有

2、著良好的應(yīng)用前景。但是由于背柵效應(yīng),薄層SOI LDMOS器件性能和可靠性受到嚴(yán)重影響,尤其是p溝道LDMOS。目前背柵效應(yīng)研究主要集中于對(duì)器件擊穿電壓的影響,對(duì)比導(dǎo)通電阻、甚至可靠性的影響鮮有報(bào)道。負(fù)偏置溫度不穩(wěn)定性(Negative Bias Temperature Instability,簡(jiǎn)稱NBTI)是p溝道MOS器件最重要的可靠性問(wèn)題之一,SOI高壓器件埋氧層長(zhǎng)期受到背柵偏置影響,其背柵NBTI效應(yīng)會(huì)對(duì)器件特性產(chǎn)生影響。然而目

3、前NBTI研究主要針對(duì)柵氧化層,對(duì)于SOI器件埋氧層研究未見報(bào)道。
  本論文圍繞背柵效應(yīng),基于場(chǎng)荷調(diào)制理論,研究了薄層SOI高壓場(chǎng)p溝道LDMOS比導(dǎo)通電阻、擊穿電壓特性和陷阱電荷誘致退化效應(yīng)。提出背柵場(chǎng)調(diào)制耐壓模型,揭示了背柵對(duì)擊穿電壓和比導(dǎo)通電阻影響機(jī)理。體內(nèi)電場(chǎng)受到背柵電壓調(diào)制,引起體內(nèi)電荷分布變化,形成雙導(dǎo)電模式,極大改善了擊穿電壓與比導(dǎo)通電阻關(guān)系。提出陷阱電荷電導(dǎo)調(diào)制模型,揭示了器件背柵NBTI和熱載流子退化機(jī)理。背柵

4、NBTI和熱載流子效應(yīng)產(chǎn)生的場(chǎng)致陷阱電荷引起體內(nèi)電荷分布變化,從而導(dǎo)致器件特性發(fā)生退化。
  主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
  1.提出背柵場(chǎng)調(diào)制耐壓模型
  基于場(chǎng)荷調(diào)制理論,提出背柵場(chǎng)調(diào)制耐壓模型,揭示了薄層SOI高壓場(chǎng)p溝道LDMOS背柵電壓對(duì)擊穿電壓和比導(dǎo)通電阻影響機(jī)理,給出了背柵電壓與表面擊穿電壓、比導(dǎo)通電阻之間關(guān)系。體內(nèi)電場(chǎng)受到背柵電壓調(diào)制,導(dǎo)致表面擊穿電壓與背柵電壓呈線性關(guān)系:BVs=0.98×VBG–198.4。同

5、時(shí)調(diào)制體內(nèi)場(chǎng)引起體內(nèi)電荷分布變化,形成雙導(dǎo)電模式,使得器件比導(dǎo)通電阻Ron,sp取決于漂移導(dǎo)電層和積累導(dǎo)電層并聯(lián)的結(jié)果:Ron,sp=1/(1.45×10-13 ts ND–7.07×10-4VBG),極大地改善了擊穿電壓與比導(dǎo)通電阻的關(guān)系。
  2.提出背柵穿通判據(jù)和器件耐壓設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
  提出背柵穿通判據(jù),揭示器件背柵穿通機(jī)理,可適用于所有SOI p溝道LDMOS器件。提出SOI高壓場(chǎng)p溝道LDMOS器件耐壓設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,即電

6、源電壓VHV<|BVs(VBG=VHV)|,|BVb|和|BVp|,同時(shí)考慮了漏極電壓與背柵電壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,器件擊穿電壓達(dá)到-366V,比導(dǎo)通電阻僅為6.6Ωmm2?;谘芯拷Y(jié)果,首創(chuàng)目前國(guó)際集成場(chǎng)pLDMOS的最薄導(dǎo)電硅層系列SOI高低壓兼容工藝,并在國(guó)防裝備得到應(yīng)用,取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
  3.提出薄層SOI高壓場(chǎng)p溝道LDMOS陷阱電荷電導(dǎo)調(diào)制模型
  提出陷阱電荷電導(dǎo)調(diào)制模型,揭示了薄層SOI高壓場(chǎng)p溝道

7、LDMOS背柵NBTI和熱載流子引起線性電流退化的機(jī)理。背柵NBTI和熱載流子效應(yīng)的場(chǎng)致陷阱電荷引起漂移區(qū)和溝道電荷發(fā)生變化,從而導(dǎo)致線性電流退化。背柵NBTI在埋氧層產(chǎn)生總正的場(chǎng)致陷阱電荷,降低體內(nèi)積累層電荷密度、擊穿點(diǎn)處電場(chǎng)峰值和能帶,導(dǎo)致線性電流降低、擊穿電壓和靜態(tài)電流增加。兩種相反的熱載流子效應(yīng)機(jī)理共同決定了線性電流退化:溝道區(qū)里的熱空穴注入產(chǎn)生正的陷阱電荷,導(dǎo)致閾值增加,線性電流降低;漂移區(qū)柵極場(chǎng)板末端的熱電子注入產(chǎn)生負(fù)的陷阱

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