CMOS工艺制备的高压PMOSFET温度特性研究
实验三 MOS结构高频CV特性测试
实验三 MOS 结构高频C-V 特性测试MOS 结构电容-电压特性（简称C-V 特性）测量是检测MOS 器件制造工艺的重要手段。
它可以方便地确定二氧化硅层厚度、衬底掺杂浓度N、氧化层中可动电荷面密度、和固定电荷面密度等参数。
ox d I Q fc Q 本实验目的是通过测量MOS 结构高频C-V 特性及偏压温度处理（简称BT 处理），确定、N、和等参数。
ox d I Q fc Q一、 实验原理MOS 结构如图1（a）所示，它类似于金属和介质形成的平板电容器。
但是，由于半导体中的电荷密度比金属中的小得多，所以充电电荷在半导体表面形成的空间电荷区有一定的厚度（—微米量级），而不像金属中那样，只集中在一薄层（—0.1nm）内。
半导体表面空间电荷区的厚度随偏压而改变,所以MOS 电容是微分电容 G V GG dV dQ AC = （1） 式中是金属电极上的电荷面密度,A是电极面积。
现在考虑理想MOS结构。
所谓理想情形，是假设MOS结构满足以下条件：（1）金属与半导体间功函数差为零；（2）绝缘层内没有电荷；（3）与半导体界面处不存在界面态。
偏压V G Q 2O S i 2O S i G 一部分在降在上，记作；一部分降在半导体表面空间电荷区，记作,即2O S i ox V S V S OX G V V V += （2）S V 又叫表面势。
考虑到半导体表面空间电荷区电荷和金属电极上的电荷数量相等、符号相反，有G SC Q Q = （3）式中是半导体表面空间电荷区电荷面密度。
将式（2）、（3）代入式（1），SC Q S ox S ox Sox S ox G G G C C C C C C dV dV dQ A dV dQ A C +=+=+==111 （4） 式（4）表明MOS 电容由和串联构成，其等效电路如图1（b）所示。
其中是以为介质的氧化层电容，它的数值不随改变；是半导体表面空ox C S C ox C 2O S i G V S C间区电容，其数值随改变，因此G V oxro ox G ox d A dV dQ A C εε0== （5） S SC S dV dQ AC = （6） 式中ro ε是相对介电常数。
2011硕 高压LDMOS器件HiSIM-HV模型的参数提取研究张健
II
2011 届华东师范大学工程硕士专业学位论文
BSIMProPlus software．The four device geometries are large dimensions (W=20μm， L=20μm)， narrow dimensions(W=2μm/5μm， L=20μm)， short dimensions(W=20μm， L=2.5μm/3μm/5μm), and small dimensions (W=2μm, L=2.5μm)． In the research， the measured devices are modeled by HiSIM-HV in MBP. With the parameter extraction method proposed in this paper, the parameters extracted are focused on mobility, doping concentration, threshold voltage, source and drain resistor, short channel effect, channel length effect and self-heating effect. The I-V simulated data in Hspice after parameters extraction fit the measured results very well. All I-V curves errors are less than 5%, meeting the requirement of the industry. And it proves the method proposed can be applied in the scalable parameter extraction of HV LDMOS.
mosfet工艺种类
mosfet工艺种类MOSFET工艺种类MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是现代电子设备中最常用的晶体管之一。
它具有高度集成、低功耗和高速度等优势，被广泛应用于数字和模拟电路中。
不同的MOSFET工艺种类在制造过程和性能特点上存在差异。
本文将介绍几种常见的MOSFET工艺种类及其特点。
1. NMOS工艺：NMOS（N型MOS）工艺是最早应用的MOSFET工艺之一。
它采用N型半导体材料作为沟道，通过控制栅极电压来控制电流的流动。
NMOS工艺具有制造过程简单、速度快、功耗低的优势，但需要负偏压驱动，导致功耗偏高，适用于低功耗和高速度的应用。
2. PMOS工艺：PMOS（P型MOS）工艺和NMOS工艺相反，采用P型半导体材料作为沟道。
PMOS工艺具有与NMOS相反的特点，如制造过程简单、速度快、功耗低等。
然而，PMOS工艺需要正偏压驱动，使其在功耗方面相对较高。
因此，PMOS工艺适用于负责低功耗要求的应用。
3. CMOS工艺：CMOS（互补金属-氧化物-半导体）工艺是目前最常用的MOSFET工艺之一。
它结合了NMOS和PMOS的优点，具有低功耗、高集成度和高可靠性等优势。
CMOS工艺使用N型和P型半导体材料来制造互补的MOSFET，通过控制两个MOSFET的开关状态来实现电流的流动。
CMOS工艺适用于各种应用领域，包括集成电路、微处理器和数字信号处理器等。
4. BiCMOS工艺：BiCMOS（双极性互补金属-氧化物-半导体）工艺是CMOS和双极晶体管（BJT）技术的结合，具有高度集成、高速度和低功耗等优点。
BiCMOS工艺在集成电路中同时使用CMOS 和BJT，以实现更高的功能集成度和性能。
BiCMOS工艺适用于需要高速和高集成度的应用，如通信和数据处理。
5. SOI工艺：SOI（绝缘体-硅）工艺是在硅衬底上形成一层绝缘层，然后在其上制造晶体管的一种工艺。
SOI工艺具有低耗散功率、高速度和抗辐射等优势。
MOS器件高温特性研究报告
MOS器件高温特性研究报告摘要：本报告对MOS器件在高温下的特性进行了研究。
通过在不同温度下对MOS器件进行电性能测试，获得了其电流、电压和功耗等参数的变化情况。
研究结果表明，高温对于MOS器件的电性能有较大的影响，且温度升高会导致器件性能的恶化。
因此，在实际应用中，需要考虑高温环境对MOS器件的影响，并采取相应的措施进行优化设计。
1.引言随着电子技术的不断发展，各种电子器件在高温环境下的应用也越来越广泛。
MOS器件作为一种常见的半导体器件，其性能在高温条件下的稳定性成为了研究的重点。
2.实验方法本次实验选取了若干个MOS器件样品，并分别在室温（25℃）和高温（100℃、150℃和200℃）下进行了电性能测试。
测试项目主要包括电流、电压和功耗等参数的测量。
3.结果与讨论根据实验数据，我们得到了MOS器件在不同温度下的电性能变化情况。
随着温度的升高，MOS器件的电流逐渐增大，而电压则逐渐降低。
这表明高温环境会对器件的导电性能产生积极影响，同时也说明了器件内部存在一定的温度对电子行为的调控作用。
然而，随着温度进一步升高至150℃和200℃，我们观察到MOS器件的电流开始下降，电压则持续降低。
这说明高温对MOS器件的性能表现出负面影响，可能由于导电材料的热退化或电子迁移速率的下降。
除了电流和电压的变化，功耗也是我们关注的重要参数之一、实验结果显示，随着温度的升高，MOS器件的功耗呈现出增加的趋势。
这可能是因为高温下电子的碰撞和漂移效应增大，从而引起能量的散失。
4.结论通过对MOS器件在高温环境下的电性能测试，我们得出了以下结论：-高温对MOS器件的电性能有显著的影响，温度的升高会导致其性能的恶化；-随着温度的升高，MOS器件的电流逐渐增加，而电压逐渐降低；-高温环境下，MOS器件的功耗呈现增加的趋势。
因此，在实际应用中，需要特别注意高温对MOS器件的影响，并采取相应的措施进行优化设计，以确保器件在高温环境下的可靠性和稳定性。
碳化硅MOSFET的高温模型及关键工艺研究
西安电子科技大学硕士学位论文碳化硅MOSFET的高温模型及关键工艺研究姓名：韩茹申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：柴常春20060101摘 要作为第三代宽禁带半导体材料代表之一，碳化硅由于具有优越的电学、热学性质，因此在高温、高频及大功率场合下有广泛的应用前景。
本文对SiC MOSFET 器件的高温特性作了详细的研究，着重讨论了影响器件高温条件下输出特性的诸多因素，并就目前的工艺水平对SiC MOSFET 制作的关键工艺—欧姆接触进行了实验研究。
研究了SiC 中载流子“冻析效应”、沟道迁移率及本征载流子浓度等在不同温度下对SiC MOSFET 阈值电压的影响；源漏接触电阻及SiC 二极管反向饱和电流随温度的变化关系。
论文提出了一个带温度补偿的SiC MOSFET 解析模型。
该模型通过将阈值电压，体漏电流，源漏薄层电阻等在高温条件下对输出电流变化的影响等效为与源漏沟道并联的等效电流源。
通过对该模型仿真得到，高温条件下漏电流的变化主要是由阈值电压的变化引起的，同时体内缺陷的存在导致在漏-衬端Poole-Frenkel 效应明显，体漏电流不可忽略，并且随着温度的升高，其所占比例不断增大，逐渐成为Ids 的重要组成部分。
实验研究了SiC 欧姆接触工艺。
通过离子注入4H-SiC 和直接采用高掺杂4H-SiC 外延材料两种方法制备了欧姆接触，运用欧姆接触测试图形TLM 结构欧姆接触进行了测试，得到的比接触电阻分别为～10－5⋅Ωcm 2和～10－6⋅Ωcm 2。
关键词：碳化硅 补偿电流源 体漏电流 普尔-弗兰克效应 欧姆接触AbstractAs one of the so-called third generation semiconductor materials- Silicon Carbide, has very good electrical and thermal properties. These properties make SiC a preferred semiconductor for preparation of devices in the environments of high temperature, high frequency, and high power. In this thesis, our studies concentrated on the high temperature characteristic of SiC MOSFET, and the key process technology—ohmic contact have been investigated under the fabrication ability of our own.The relationship between threshold voltage and temperature are discussed by the study of carrier freeze-out effect, the channel mobility and the intrinsic concentration. And then, the temperature dependency of Source/Drain series resistance and SiC pn diode’s reverse leakage current are presented.An analytical model which accurately reproduces the I-V characteristics of SiC MOSFET in a wide temperature range is reported. The effects of temperature on the threshold voltage, channel mobility, the body leakage current, and the drain/source sheet resistances are studied as several compensating current elements. It includes the Gauss model of interface traps and the Poole-Frenkel effect in the body. The simulation results showed that the large variation of the threshold voltage results in a huge change in the drain currents, and the percent of body leakage current getting bigger with the increase of temperature due to the Poole-Frenkel effct caused by several traps, it gradually plays a major role in the total current.Two different methods have been used to fabricate SiC ohmic contact with Ti/Ni/Au and Ti/Pt/Au respectively. With the testing TLM structures, low specific contact resistances(～10-6⋅Ωcm2)have been achieved and secondary ion mass spectrometry (SIMS) is employed to examine the metal-semiconductor interface reaction.Key Words: Silicon Carbide compensating current elements body leakage current Poole-Frenkel effect ohmic contact创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
碳化硅MOSFET静态特征参数及寄生电容的高温特性研究
碳化硅MOSFET静态特征参数及寄生电容的高温特性研究徐鹏;柯俊吉;赵志斌;谢宗奎;魏昌俊【摘要】为了获取碳化硅(SiC) MOSFET功率器件静态特性及寄生电容随温度的变化规律,以Cree公司第二代1200V/36A碳化硅MOSFET为研究对象,利用Agilent B1505A功率器件分析仪/曲线追踪仪在不同温度下对器件的静态特性及寄生电容进行测量.并基于已有硅(Si) MOSFET的静态特性理论,结合碳化硅材料的温度特性,详细分析了碳化硅MOSFET静态特征参数的温度特性.研究结果表明碳化硅MOSFET的跨导具有与硅器件完全不同的温度特性,并且相比于第一代碳化硅MOSFET,第二代器件的泄漏电流表现出更低的温度依赖性.然而随着温度升高,第二代碳化硅MOSFET的导通电阻较第一代增长更快,但增长依旧远低于硅MOSFET.【期刊名称】《华北电力大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(045)004【总页数】8页(P17-24)【关键词】碳化硅MOSFET;温度特性;理论分析;实验测量【作者】徐鹏;柯俊吉;赵志斌;谢宗奎;魏昌俊【作者单位】华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京102206;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TM5640 引言碳化硅MOSFET功率器件作为新型宽禁带功率半导体器件一员，相比于同等级的硅基器件而言具有更高的击穿电压、更低的导通电阻以及更好的高温运行能力[1]，与硅IGBT进行了相比，其开关损耗和导通损耗更低、耐受结温和工作频率更高[2]，其未来很有希望在高速、高压应用领域中替代硅器件(例如硅IGBT)[3]。
由于具有更宽的带隙和更高的导热性，碳化硅MOSFET理论上能够在300 ℃以上的条件下工作。
第五章 MOS场效应管的特性
1 1 C C C Si ox
1
+
N+ N+ N+
G N+ N+
以SiO2为介质的电容器—Cox 以耗尽层为介质的电容器—CSi
MOS管的电容
MOS电容—束缚电荷层厚度
耗尽层电容的计算方法同 PN 结的耗尽层电容的计算 方法相同，利用泊松方程
2
1
Si
Q qNAWL X p WL 2 Si qNA
CD = Cdb + 0 + Cdb
1 W 2 I ds Vgs VT 2 tox L L
MOS管的电容
深亚微米CMOS IC工艺的寄生电容
21 40 86 9 15 48 36 14
Metal3 Metal2 Metal1
29 38 39 62 46
在耗尽层中束缚电荷的总量为
2 Si Q qNA X pWL qN AWL WL 2 Si qNA q NA
是耗尽层两侧电位差的函数，耗尽层电容为
dQ 1 CSi WL 2 Si qNA dv 2
1 2
Si qNA WL 2
是一个非线性电容，随电位差的增大而减小。
这时，栅极电压所感应的电荷Q为，
Q=CVge 式中Vge是栅极有效控制电压。
MOS管特性
电荷在沟道中的渡越时间
非饱和时（沟道未夹断），在漏源电压Vds作用 下，这些电荷Q将在时间内通过沟道，因此有
L L2 Eds Vds L
为载流子速度，Eds= Vds/L为漏到源方向电场强度，Vds为漏 到源电压。 为载流子迁移率： n n µ n = 650 cm2/(V.s) 电子迁移率(NMOS) µ p = 240 cm2/(V.s) 空穴迁移率(PMOS)
MOS器件高温特性研究报告
.
模型尚需改进处
本文中的模型当然也有一些不足之处，在建立迁移率模型时，只考虑主 要因素电离杂质散射的影响，忽略了其他因数，如果考虑更多的因数， 结果会更精确。 研究阈值电压的时候，本文假定耗尽层电荷 QB max，金属－半导体功函 数差不变，实际中考虑其与温度的关系的话，模拟的结果会更准确。
本征载流子浓度
漏电流 I R
Ir低温时极小，而高温时随温度 升高急剧增大，对器件工作造 成非常大的影响。 Ir与ni的平方近似成正比，可 见Ni是一个非常重要的影响 因素
阀值电压的高温特性
ni
阈值电压的绝对值与温度近似成线性下降，主要是随 温度升高导致 增加引起费米势下降引起的。
转移特性 Ι DS − VGS
MOS器件高温特性研究报告
小组成员
胡志富 程文进 李清俊 严兆辉 柯政 吕肖晗 黄辉 薛文彬 李波 何卿 龚潇倩
研究mos器件高温特性的意义
高温电子学的产生 目前主要应用的硅器件工作温度低于125℃，而现实中越来越多的场 所需要半导体器件工作于200～300℃以上。故高温电子学应运而生。设计中必不可少的重要手段，而常规的模 拟软件只适用于-50～+150℃的常温范围，故我们必须重新构建半导 体器件的高温模型，来模拟半导体器件的高温特性。
(VGS − VT ) ⋅ VDS − VDS ⎥ ⎢ L⎣ 2 ⎦
VDS < VGS − VT
Ι DS 2 =
1 W 2 ⋅ µ ⋅ COX ⋅ (VGS − VT ) 2 L
饱和区 VDS ≥ VGS − VT
转移特性
输出特性
跨导 g m − T
跨导
W ⎧ C I DS µ ⋅ ⋅ OX ⎪ ⎪ L gm = ⎨ ⎪ µ ⋅ C ⋅ W (V − V ) OX GS T ⎪ L ⎩
CMOS器件结构和工艺
CMOS器件结构和工艺CMOS器件结构由n型MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)和p型MOSFET组成，以达到低功耗、高集成度、高可靠性的特点。
两种类型的MOSFET通过共用源/漏接电极连接在一起，形成互补的结构。
p型MOSFET的排极连接到电路的正电源，n型MOSFET的排极连接到电路的负电源，而源/漏则通过一个逻辑门电平控制其状态。
这种互补结构的优点是，耗电量低，电路行为可控，导致能效高并提供更高可靠性。
1.硅基片的准备：从硅单晶生长而来的硅基片通常会进行化学和物理的处理。
这将涉及到去除表面的氧化层和杂质，以形成对于后续步骤有利的晶体结构。
2.箝位：在硅基片上生长一层几纳米厚的二氧化硅层作为绝缘层。
这一步骤是为了防止电流从底部耦合到上方接电极，从而避免电流泄露。
3.掺杂：使用离子注入或扩散等技术，向硅基片中加入特定的杂质，以形成p型和n型区域。
这些区域将用作MOSFET的沟道和源/漏。
4.通道制作：通过刻蚀和沉积等技术，创建一个用于通道的开口。
5.金属化：使用化学气相沉积技术，在器件的表面上沉积一层金属。
这些金属线连接到MOSFET的源/漏和排极，形成电路上的连接。
6.绝缘：在MOSFET和金属线之间覆盖一层绝缘层，以防止电流泄漏。
7.图案化：使用光刻技术，将需要形成的电路图案透过掩膜传递到硅基片上。
通过刻蚀和沉积等技术，将电路图案转移到硅基片的表面。
8.封装：将制造好的芯片封装到塑料或陶瓷盒中，以提高其机械和环境保护性能。
以上是CMOS器件的主要结构和制造过程。
CMOS技术的发展使得集成电路的集成度大大提高，并在移动设备和电脑处理器等应用中得到广泛应用。
CMOS器件的结构和工艺对于了解和设计先进的集成电路至关重要。
cmos集成工艺
cmos集成工艺CMOS集成工艺是一种常用的半导体制造工艺，被广泛应用于集成电路的制造过程中。
CMOS是Complementary Metal-Oxide-Semiconductor的缩写，意为互补金属氧化物半导体，它是一种特殊的半导体材料。
CMOS集成工艺的基本原理是利用PN结的电学特性和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）的特性来实现电路的设计和制造。
CMOS集成电路由nMOS和pMOS两种类型的MOSFET组成，通过它们的互补工作原理实现了低功耗、高集成度和高性能的特点。
在CMOS集成工艺中，首先需要在硅片上形成一个绝缘层，通常是通过在硅片表面上生长一层氧化硅薄膜来实现。
这一步骤通常被称为“局部氧化”或“LOCOS”。
接下来，需要在氧化硅薄膜上形成一些孔洞，以便后续的电路制造。
在CMOS集成工艺中，nMOS和pMOS的制造过程略有不同。
对于nMOS，需要在硅片上掺入一些磷或砷等杂质，形成n型掺杂区域。
而对于pMOS，需要掺入硼等杂质，形成p型掺杂区域。
这些掺杂过程通常被称为“离子注入”。
接下来，需要在硅片表面上形成栅极和源/漏极。
栅极是由金属或多晶硅制成的，而源/漏极则是由掺杂硅制成的。
在形成栅极之前，通常需要在氧化硅薄膜上形成一层薄膜来作为栅极的绝缘层。
在CMOS集成工艺中，还需要进行一系列的金属沉积、光刻、腐蚀和清洗等步骤，以形成金属线路和电路连接。
最后，需要进行封装和测试，以确保CMOS芯片的质量和性能。
CMOS集成工艺具有许多优点。
首先，它可以实现低功耗的电路设计，因为CMOS电路在静态状态下几乎不消耗电流。
其次，CMOS 集成工艺可以实现高集成度，因为它能够在一个芯片上集成大量的电路和功能。
此外，CMOS集成工艺还具有高性能和稳定性的特点。
CMOS集成工艺在现代半导体工业中扮演着重要的角色。
它被广泛应用于各种领域，包括计算机、通信、消费电子、汽车和医疗设备等。
随着科技的不断进步，CMOS集成工艺也在不断发展和改进，以满足不断增长的市场需求。
“MOS器件变温特性测试”实验报告(空)
电子科技大学实验报告学生姓名：杨江学号：2803201014指导教师：杜江锋日期：2011年10月27日一、实验室名称：微电子技术实验室二、实验项目名称：MOS 器件变温特性测试三、实验原理本实验重点放在电应力、温度变化对MOS 器件栅介质绝缘特性的影响测试和数据处理，实验流程如下：图1 MOS 器件栅介质绝缘特性测试实验流程图四、实验目的MOS 工艺以其高集成度、低成本、低功耗等优点成为VLSI 的主流工艺。
随着MOS 工艺集成度的提高，MOS 器件栅介质绝缘特性将影响着MOS 晶体管和IC 的可靠性。
在集成电路工艺高度发展的今天，本来就在IC 制造中很重要的可靠性问题变得更加突出。
因此了解和掌握MOS 器件栅介质绝缘特性对与设计与生产具有有十分重要的意义。
通过该实验一方面可以掌握MOS 器件栅介质绝缘特性的测试方法与电应力、温度对绝缘特性的影响，进而可以了解其他微电子封装测试实验在产品研制过程中的重要性。
本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路测试与封装》课程设置及其特点而设置，目的在于：通过该实验，使学生了解MOS 器件栅介质绝缘特性，认识电应力和温度对其影响。
学习并掌握高低温恒温箱、晶体管特性图示仪、示波器等设备的使用方法。
增强学生的实验与综合分析能力，能对测得的数据进行分析。
提取出栅介质室温下器件加电应力 测量器件电特性 分析器件栅介质绝缘特性进行数据处理，结果分析变化温度器件加电应力 测量器件电特性分析器件栅介质绝缘特性绝缘参数特性，并对数据进行分析。
进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。
五、实验内容1、高低温恒温箱和晶体管特性图示仪的使用与操作练习。
2、找到测试器件漏(D)、栅(G)、源(S)、衬(B)对应的封装管脚编号。
注意同一衬底(B)对应四个同种类型的测试器件，同一源极(S)/栅极(G)对应两个同种类型的测试器件。
3、确定要测试的器件是NMOS还是PMOS管，据此确定其漏(D)、栅(G)、源(S)、衬(B)所要加的偏压极性与大小。
CMOS反相器和GaAs HEMT器件的HPM效应研究
CMOS反相器和GaAs HEMT器件的HPM效应研究CMOS反相器和GaAs HEMT器件的HPM效应研究CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）反相器和GaAs（Gallium Arsenide） HEMT（High Electron Mobility Transistor）器件是当今集成电路领域中应用广泛的两种器件。
它们在数字电路和射频（Radio Frequency）电路中具有重要作用。
本文将探讨这两种器件在高功率微波（High Power Microwave，简称HPM）环境下的性能与效应，以及针对这些效应进行的研究。
首先，我们先来了解一下CMOS反相器和GaAs HEMT器件的基本原理和结构。
CMOS反相器是由P型和N型MOSFET （Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）组成的，通过将两个MOSFET的栅极连接在一起，形成一个非反相的输出，因此被称为反相器。
CMOS反相器具有低功耗、低噪声和低延迟等优点，广泛应用于数字电路中。
而GaAs HEMT器件是利用GaAs材料的高电子迁移率来实现高频高速性能的一种半导体器件。
该器件的主要结构是在GaAs基片上形成一个二维电子气（2DEG）层，通过外部电压调制2DEG层的电荷密度来控制电流。
GaAs HEMT器件具有高频高速和低噪声等优点，常用于射频电路和微波电路中。
HPM效应即高功率微波效应，指的是在高功率微波环境下，器件的性能和效果发生变化。
在CMOS反相器中，由于高功率微波的电磁场对MOSFET的通道区域产生影响，导致器件的电流和电压等参数发生变化，从而影响整个电路的工作性能。
例如，在高功率微波环境下，CMOS反相器可能出现增益下降、失真增加等现象，从而影响数字电路的性能。
在GaAs HEMT器件中，高功率微波的电磁场也会对2DEG层的电荷密度产生影响，使得器件的电流与电压等参数发生变化。
碳化硅MOSFET的高温模型及关键工艺研究
碳化硅MOSFET的高温模型及关键工艺研究碳化硅MOSFET是一种高温工作的电子器件，在一些高温环境和高功率应用中具有重要的应用价值。
在设计和研究碳化硅MOSFET时，需要考虑其高温特性以及关键的工艺参数。
本文将从碳化硅MOSFET的高温模型和关键工艺两方面进行论述。
首先，碳化硅MOSFET的高温模型是研究和分析器件在高温环境下的电学特性的重要工具。
在高温下，电子设备的性能会受到温度的影响，例如电流漏失、功率损耗等。
因此，需要建立一种准确的模型来描述碳化硅MOSFET在高温下的工作情况。
1.热阻模型：考虑到碳化硅MOSFET在高温环境下可能会产生热损耗，需要建立热阻模型来分析和评估温度的分布情况，以及热对器件性能的影响。
2.漂移效应模型：由于高温下电子的漂移速度增大，导致电子在通道中的迁移效应增强。
因此，需要考虑漂移效应对MOSFET的影响，并建立合适的模型进行分析。
3.载流子浓度模型：在高温下，载流子浓度的变化会对电流特性产生较大影响。
因此，需要建立合适的载流子浓度模型，来描述载流子浓度随温度变化的规律。
其次，碳化硅MOSFET的关键工艺研究也是提高器件性能和可靠性的关键。
碳化硅MOSFET的关键工艺主要包括以下几个方面：1.材料制备工艺：碳化硅MOSFET的性能受到材料质量的影响。
因此，需要进行合适的材料制备工艺研究，以获得高质量的碳化硅材料。
2.界面工艺：碳化硅MOSFET的界面质量对器件性能有很大影响。
需要研究适合碳化硅材料的界面工艺，以获得低损耗和高流动度的器件。
3.接触电阻工艺：接触电阻是器件性能的重要指标之一、需要进行接触电阻工艺研究，以实现低电阻和高可靠性的接触。
4.通道工艺：碳化硅MOSFET的通道制备工艺对器件的漂移效应和载流子浓度分布都有重要影响。
因此，需要研究合适的通道工艺，以实现良好的通道电学特性。
综上所述，碳化硅MOSFET的高温模型和关键工艺研究是提高器件性能和可靠性的重要措施。
MOS器件高温特性模拟
有效质量 m 对其进行了修正，值得指出了的是我们在建立模型的时候，对迁移率进行了简
化处理，即高温时候忽略了低温因素，提出了模型
µ= q ⋅ 1
m*
3
Α⋅Τ2
式中常数 A 是我们通过曲线模拟而来，具体推导如下：
（2）
由半导体物理知识 [1] 知：
电离杂质散射: 声学波散射:
3
µi ∝ Ni−1 ⋅T 2
导过程可以看出，很多常温忽略的因素我们必须进行考虑，只有这样我们的模型才能更贴近
事实，也能反映高温状况下的载流子的实际模拟情况，从而更好的为研究高温 MOS 器件的
高温特性奠定基础，我们的模型在以上的模型中没有考虑空穴和电子的态密度有效质量以及
将禁带宽度当成是定值，对此我们利用了修正.
文献 [2] 给出了硅材料禁带宽度及载流子有效质量与温度关系的表达式。
对 空 穴 ： y=4, a=0.59, b=0.35, c=5.9 ×10−3 , d=10 10−3 , e=0.247,
ϕ(T ) =Arcsinh(0.17T+3.74)
通过实验拟合得 Α = 2 ×10−26（其中 µ 的单位是 cm2 /V ⋅ s ）通过模拟得高温下 µ 与 Τ 的曲线如 下:
化，在这里，为了更好的从最基本的参数着手，我们采用了模型 Eg
=
E0
− αT 2 T +β
，对于硅，
锗，砷化镓分别取如下的参数
材料 硅 锗 砷化镓
Eg（0K）/ev 1.170 0.7437 1.519
α（1 0 − 4 e V / K ） 4.73 4.774 5.405
β（K） 636 235 204
m*
3
Α⋅Τ2
CMOS工艺技术能力
CMOS工艺技术能力CMOS工艺技术是一种微电子制造的关键技术，是当今集成电路行业最主要的工艺流程之一。
CMOS工艺技术具有高度的可靠性、低功耗、高度集成和高性能等优点，被广泛应用于各种电子产品中。
首先，CMOS工艺技术具有高度的可靠性。
通过利用N型和P型MOSFET器件，CMOS工艺技术可以实现非常稳定和可控的电流流动。
相较于其他工艺技术，CMOS工艺技术中的器件具有更低的故障率和更长的寿命，能够保证电子产品的稳定运行。
其次，CMOS工艺技术具有低功耗的特点。
由于CMOS工艺技术中的器件只有在切换时才会消耗能量，而在静态情况下几乎不消耗功耗，因此可以大幅度降低整个系统的功耗。
这使得CMOS工艺技术非常适合于移动设备和电池供电系统，能够延长电池寿命并提高产品的使用时间。
此外，CMOS工艺技术具有高度集成的能力。
通过微细加工技术，CMOS工艺技术可以在单位面积上集成更多的器件和电路，实现高密度的组件布局。
这种高度集成的能力使得CMOS工艺技术能够生产出更小、更轻、功能更强大的芯片，能够满足现代电子产品对尺寸和功能的需求。
最后，CMOS工艺技术具有高性能的优势。
由于CMOS工艺技术中的晶体管具有快速开关的特性，能够实现高速的信号处理和传输。
而且，CMOS工艺技术可以通过优化器件结构和布局来提高整个系统的性能。
这使得CMOS工艺技术在高频率、高精度和高速度应用领域具有明显的优势，比如通信设备、计算机和图像处理等。
总之，CMOS工艺技术作为一种先进的微电子制造技术，具有高度的可靠性、低功耗、高度集成和高性能的优势。
它在电子产品领域的应用越来越广泛，不仅推动了电子产品的发展，也为人们的生活带来了便利。
随着科技的不断进步，CMOS工艺技术在未来肯定会继续发挥重要的作用。
基于CMOS工艺的高压MOSFET研究
第二章常见的高压器件结构图２．４垂直器件ＶＤＭＯＳ结构示意图ＶＤＭＯＳ较好地克服了ＶＶＭＯＳ和ＶＵＭＯＳ的缺点，发展很快，目前采用该结构制作的耐压大于１０００Ｖ，电流几十安培的器件很常见。
由于ＶＤＭＯＳ是纵向器件，近年又有一种结构对其加以改进，使之适应于平面工艺，如图２－５．该结构漏极通过高掺杂埋层收集源漏电流，再通过高掺杂漏区由上表面引出。
圈２．５平面工艺ＶＤＭＯＳ结构示意图２．２二维高压ＭＯＳ器件２．２．１补偿栅ＭＯＳ晶体管补偿栅ＭＯＳ晶体管是一种减小漏栅反馈寄生电容的结构，这是采用多晶硅栅离子注入扩展漏区而得到的Ｐ沟道ＭＯ￥晶体管。
这种ＭＯＳ管的栅不完全覆盖源和高掺杂Ｐ＋漏之间的区域，如图２－６ａ所示。
扩展商电阻漏区的作用是避免在高电压下漏源之间发生穿通。
当栅极反偏时，Ｐ区不会反型，它引进了一个附加的漏串联电阻。
为了防止过多的功率损耗，要求尽量减小这个串联电阻。
如果通过增大沟道宽度来实现，会使芯片面积很大，这显然不是一种经济的方法。
如果适当提高离子注入区的浓度并在栅边缘上部加一个场板，如图２－６ｂ所示，便能显著改善这个问题。
场板的作用是减小栅边缘的电场峰值以提高漏击穿电压．江南大学硕士学位论文图２－６ａ带有离于注入扩展Ｐ漏区的补偿栅Ｐ沟无场板ＭＯＳ管图２－６ｂ带有离于注入扩展Ｐ漏区的补偿栅Ｐ沟有场板ＭＯＳ管离子注入层可用来充当夹断电阻，漏极电压中大于夹断电压的部分均降落在它上面。
当存在一个场板时，电场有两个峰值：一个峰值仍在场板边缘。
这弧个峰值的大小均可以傲得比没有场板时的峰值小得多－利用这个方法可以制成漏击穿电压高于２５０Ｖ，电流１２Ａ的ＣＭＯＳ器件．ＰＭＯＳ管和ＮＭＯＳ管的沟道长度分别为７９ｍ和８ｔｔｍ，沟道宽度为６１ｐｒｏ和３０Ｉｒａｌ．管芯面积为６ｘ６ｍｍ２．在１００ｋＨｚ时，它们的推挽输出功率可达３００Ｗ。
２．２．２双扩散（ＤＤＤ）ＭｏＳ咒ＴＤＤＤ（ＤｏｕｂｌｅＤｉｆｆｕｓｅｄＤｒａｉｎ）结构如图２－７所示。
第五章 MOS场效应管的特性讲诉
MOS管的电容
MOS电容—耗尽层电容特性
3） 随着Vgs的增大，耗尽层厚度Xp增大，耗尽层上的电压降 就增大，因而耗尽层电容 CSi 就减小。 耗尽层上的电压降 的增大，意味着Si表面能级的下降。一旦Si表面能级下降到 P 型衬底的费米能级，这时在 Si 表面，电子浓度与空穴浓度 相等，成为本征半导体，半导体呈中性。 若Vgs 再增大，排斥掉更多的空穴，吸引了更多的电子， 这时，Si表面的电子浓度超过了空穴的浓度，形成 N 反型层， 耗尽层厚度的增加就减慢了，CSi的减小也减慢了。
栅极与栅极下面区域形成一个电容器，
是MOS管的核心。
MOS管特性
MOSFET的三个基本几何参数
poly-Si G D W S diffusion L t ox
p+/n+ p+/n+
栅长:L; 栅宽: W; 氧化层厚度: tox Lmin： MOS工艺的特征尺寸(feature size) L影响MOSFET的速度， W决定电路驱动能力和功耗 L和W由设计者选定,通常选取L= Lmin，
Ei E F k 0T
p0 EF Ei kT ln ni 2 bp 2kT N a US ln q q n i
掺杂浓度Na越大，VT就越大
25 VT 阈值电压
Vox的计算
Vox 根据从金属到氧化物到 Si 衬底 Xm 处的电场分布曲 线导出: ≈Q/C 已知Qox=Qsi， 且φ=2KT ln(Na/ni)
由此，设计者只需选取W
MOS管特性
n(p)
MOSFET的伏安特性:电容结构
当VGS<=0，
当漏源电极之间加上电压时，除了PN结的漏电流之外，不 会有更多电流形成。
CMOS和BJT温度特性
温度上升，BJT管Vbe下降，Hfe上升，Ic上升，又会导致Vbe上升，因此Vbe随温度下降不是BJT 热稳定性不好的主要原因，主要原因是Hfe随温度上升导致。
如果电压源驱动BJT,温度上升，Vbe下降，会导致Ic上升，但很少能有电压源形式驱动BJT管，大部分是带一定内阻的电压源。
如果用电流源驱动BJT,Ic和Vbe无关的，温度上升，Hfe也上升才是导致Ic上升的主要原因。
the phrase "negative temperature coefficient" is really abused by everyone.mosfets, both lateral (2sk1058 for example) or vertical (irf540) have both negative as well as positive temperature coefficient. negative coefficient means that as the junction temperature goes up, the current going through the mosfet goes down.at low current, all mosfets exhibit positive temperature coefficient.at high current, all mosfets exhibit negative temperature coefficient.the differrence is that lateral mosfets' temperature coefficient turns negative at 100-200ma, while vertical mosfets' temperature coefficient turns negative at 10-20ampBJTs most exhibit positive temperature coefficients.补充一下millwood的帖子, 付上IRF540N及2SK1058的资料, IRF540N温度系数于Vgs=5.4V时由正变负, 而2SK1058则于Vgs=0.5V时便是这样.2SK1058-Typical Transfer Characteristics.gifIRF540N-Typical Transfer Characteristics.gif总结：BJT随温度上升而IC上升，具体原因要看是电压源驱动还是电流源驱动，电压源驱动要看Vbe，Vbe下降，但Hfe上升，所以Ic还是上升。
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CMOS工艺制备的高压PMOSFET温度特性研究
李红征1,2，周川淼2，于宗光2,1
(1．江南大学信息工程学院，江苏无锡214036；2．中国电子科技集团第58研究所，江苏无锡214035) 1 引言
本文采用1．5μmP阱单层多晶单层金属CMOS工艺制作的高压PMOSFET，结构如图1。
高压PMOSFET 采用多晶场板偏置栅(offset-Gate)结构MOS管，采用不对称高压结构，仅在漏端制作漂移区。
该结构高压管击穿电压为55V，阈值电压为0．92V，驱动电流为25mA，且不影响与低压CMOS器件的兼容和集成，高压PMOS与常压CMOS的PCM参数如表1。
这种高压PMOSFET结构具有如下特点：
(1)在沟道与漏之间加入P-区域作为漏漂移区，P-区域版图由P阱层次和P-场注入层次定义，不需要附加任何工艺，与P阱常压CMOS工艺完全兼容；
(2)高压结构与常压CMOS电路集成在同一芯片上，高压管的阈值电压和常压管相同，所有常压CMOS电路的设计规则和器件参数都不受影响。
2 高压PMOSFET的温度特性
本文采用Cascade探针台与Agilent 4155B参数测试仪测试了采用上述结构与标准CMOS工艺制备的高压PMOSFET在不同温度下(27℃-200℃)的器件特性，其版图尺寸、工艺条件均采用最佳方案，测试的高压PMOSFET宽长比为50：4。
2．1 高压PMOSFET特性的温度效应
图2为采用最佳版图尺寸、工艺条件制作的高压PMOSFET(50：4)在不同温度下(27℃、80℃、100℃、150℃、200℃)的器件IDS-VDS特性，VDS为0V～-35V，VGS=-5V。
图3、图4为不同温度下高压PMOSFET工作于线性区(VDS=-0．1V)与饱和区(VDS=-10V)的IDS-VGS 曲线。
漏电流在线性区表现出零温度系数(ZTC，Zero-Temperature-Coefficient)点，位于VGS=-1．3V，对应的漏电流IDS=-1．8*10-5A；而饱和区漏电流没有ZTC点出现。
图5、图6为不同温度下高压PMOSFET工作于线性区(VDS=-0．1V)与饱和区(VDS=-10V)的栅跨导gm 曲线。
栅跨导在线性区没有ZTC点出现；而饱和区栅跨导表现出零温度系数(ZTC)点，位于VGS=-1．2V。
MOS管不论工作在线性区或饱和区，其漏电流IDS均与增益因子β=(W／L)μeffCOX成正比，并且是阈值电压VT的函数。
随着温度的升高，沟道中载流子的有效迁移率μeff将减小，这是由于温度升高引起si 中各种散射机理均加剧之故。
在200K-400K的温度范围内，μ0与温度的关系为：
T与T0为器件温度与参考温度，m是低场迁移率μ0与温度T的双对数坐标关系曲线的斜率，m与电场强度有关，对于PMOS，m=1．2～1．4。
在SPICE模拟软件中对于NMOS或PMOS，均取m=1．5。
假定m=1．5，由(1)式可得迁移率的温度系数为：
令(4)式中dIDS／dT=0可得到IDS的温度系数为ZTC时的栅压，并与(2)式联立，可知：
取线性区VDS=0．1V，该工艺常压PMOSFET实测dVT／dT=-2mV·℃-1，可得到常压长沟道PMOSFETIDS的温度系数为ZTC时的栅压(室温下)为：VGS=VT-0．45V≌-1．37 V，图3中测试得到的高压PMOSFET IDS的温度系数为ZTC时的栅压为VGS=-1．3V，二者基本相符，可知高压PMOSFET 的温度特性与常压PMOSFET相似。
2．2 阈值电压的温度效应
由图3所示高压PMOSFET在27℃～200℃下的器件线性区，IDS-VGS特性，提取各温度下阈值电压值，随温度升高，阈值电压基本呈线性变化，其温度系数为-2．3mV·℃-1，本文中高压PMOSFET阈值电压值与温度的简单关系为(见图7)：
3 结论
采用Cascade探针台与Agilent 4155B参数测试仪测试采用1．5μm P阱单层多晶单层金属CMOS工艺
制作的宽长比为50：4的高压PMOSFET在不同温度下(27℃～200℃)的器件特性，包括漏电流IDS，阈值电压VT，栅跨导gm的温度特性，线性区漏电流ZTC点位于VGS=-1．3V，与常压PMOSFET的温度特性相似，饱和区栅跨导ZTC点位于VGS=-1．2V，阈值电压值的温度系数为-2．3mV·℃-1。
本文摘自《电子与封装》。