Главная » Просмотр файлов » Автореферат

Автореферат (1137279), страница 3

Файл №1137279 Автореферат (Разработка и исследование моделей радиационных воздействий для расчета характеристик кремниевых и кремний-германиевых биполярных транзисторов с помощью системы TCAD) 3 страницаАвтореферат (1137279) страница 32019-05-20СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Крупкиной [23] рассматриваются общие подходы и методикиприборно-технологического моделирования с учетом внешних воздействующих факторов, а также использование сквозного моделирования, когда выходными результатами приборно-технологического моделирования являются схемотехнические параметры, используемые для проектирования БИС.В работе В.В.

Лавлинского [24] рассматриваются методы, алгоритмы и моделианализа ЭКБ в САПР методами синтеза виртуальной реальности для оценки радиационной стойкости при воздействии тяжелых заряженных частиц.В работе [22] авторы использовали модель распределения ловушек для исследования планарных диодов и транзисторов после импульсного гамма-нейтронноговоздействия, однако, не учитывали радиационные изменения параметров материалов,влияние уровня легирования базы, а также ряд других эффектов.2Воздействие ОЯЧ на п/п приборы и интегральные схемы является самостоятельным направлениемисследований и в настоящей диссертации не рассматривается.9В работе [25] с использованием системы TCAD исследуется влияние эффектанизкой интенсивности дозы на накопление заряда в объеме SiO2 и на границе Si/SiO2в упрощенной структуре БТ.Обобщая результаты имеющихся работ, можно заключить, что количество работ, посвященных исследованию в системе TCAD влияния радиационных эффектовна электрические характеристики Si БТ и SiGe ГБТ, явно недостаточно и не отражаетсовременного состояния проблемы.

Исследования ограничиваются или набором стандартных моделей, входящих в состав TCAD и учитывающих часть радиационных эффектов, обусловленных воздействием только гамма-квантов, или используют обобщенные модели структурных и ионизационных эффектов, которые пока не адаптированы под структуры Si БТ и SiGe ГБТ, или ориентированы на решение отдельныхчастных задач. TCAD модели, учитывающие нейтронное или протонное излучение, впубликациях пока отсутствуют.Таким образом, нерешённой задачей остаётся разработка математических моделей электрофизических эффектов в системе TCAD для расчета характеристик субмикронных Si БТ и SiGe ГБТ при облучении различными видами стационарных радиационных излучений: нейтронами, протонами и гамма-квантами.Учет радиационных эффектов в схемотехнических моделях Si и SiGe биполярных транзисторов.В работе К.О. Петросянца, И.А.

Харитонова [26] описана модель биполярноготранзистора Гуммеля-Пуна, в которой эффекты поглощённой дозы учитываются спомощью добавления уравнений для ряда параметров модели. Для моделированиябиполярных транзисторов с учетом радиационных эффектов этот подход можно использовать после введения в модель необходимых модификаций.В работе Э.Н. Вологдина, Д.С.

Смирнова и др. [27] предложено учитывать деградацию БТ не только по экспериментальным результатам, но и по результатам расчетных методик. Модель позволяет учитывать деградацию БТ при воздействиинейтронного излучения, однако обладает рядом недостатков при реализации в программе SPICE.В работе О.В. Дворникова, В.Н. Гришкова [28] представлена макромодель дляучета воздействия радиации, в которой наряду с дополнительными элементами дляучета радиационных эффектов добавлены уравнения, зависящие от поглощенной дозы. Предложена возможность применения SPICE-модели для различных видов радиации с использованием методик пересчета, для этого в структуру программы добавлен дополнительный блок.В работе зарубежных авторов М.

Van Uffelen и др. [29] предложена макромодель для учета влияния гамма-излучения на характеристики SiGe ГБТ, которая учитывает увеличение тока базы транзистора и изменения тока коллектора в активномрежиме. Однако, использование предложенной макромодели приводит к появлениюотрицательных токов коллектора в режиме насыщения биполярного транзистора привоздействии гамма-излучения, что недопустимо при расчетах схем.В работе зарубежных авторов Deng Yanqing, T.A. Fjeldly и др. [30] представленамакромодель для учета влияния нейтронного излучения на характеристики Si БТ.Модель учитывает только объемную составляющую радиационно-индуцированноготока базы, которая линейно зависит от потока, что достаточно для моделированиявоздействия нейтронного излучения. Однако, её нельзя использовать для моделирования транзисторов и схем с учетом ионизационных эффектов, которые имеют, какправило, насыщающийся характер.Обобщая результаты, перечисленных выше работ, а также целого ряда другихработ, посвященных разработке SPICE-моделей для схемотехнического моделирова-10ния БТ, можно сделать следующие выводы: 1) для каждого вида радиационного воздействия (электроны, нейтроны, протоны, гамма-кванты) имеется своя модель, илиограниченный набор моделей со своей эквивалентной схемой, системой дополнительных параметров, существенно отличающихся от стандартных или общепринятыхи поэтому малопонятных или вообще незнакомых разработчикам приборов и схем;2) для большинства моделей методики измерения ВАХ и процедуры экстракции параметров, учитывающих радиационные эффекты, достаточно сложны и практическине описаны в публикациях; 3) ряд моделей не обеспечивает необходимую для современных БТ точность расчета, например, базируется на основе простейшего вариантаГуммеля-Пуна, или не учитывают важные эффекты радиационного сдвига коллекторных ВАХ в режиме насыщения и лавинного пробоя, усиления деградации параметровиз-за влияния «горячих» носителей и др.Поэтому другой задачей диссертации является разработка унифицированнойSPICE-модели Si БТ и SiGe ГБТ, которая, во-первых, учитывает все виды стационарного радиационного воздействия (электронов, протонов, нейтронов, и гамма-квантов)и, во-вторых, дополнительно учитывает эффект усиления радиационной деградациипараметров БТ от влияния «горячих» носителей и эффекты радиационного сдвига выходных коллекторных характеристик в областях насыщения и лавинного пробоя.В главе 2 приведены разработанные и встроенные в систему TCAD (см.

рис. 1)новые математические модели, описывающие изменение основных электрофизических параметров (S, τp, τn, Nit), учитывающих рекомбинацию носителей заряда инакопление заряда ловушек Qit на границе раздела Si-SiO2, и позволяющие прогнозировать деградацию электрофизических параметров и электрических характеристиксубмикронных Si БТ и SiGe ГБТ при воздействии нейтронного, протонного и гаммаизлучений.Рисунок 1.

Новые модели, включенные в TCAD для учета влияния радиационных эффектов при воздействии нейтронного, протонного и γ-излучений11TCAD модель, учитывающая воздействие гамма-излучения на характеристики биполярных транзисторов.Для адекватного моделирования влияния гамма-излучения на характеристикиSi БТ и SiGe ГБТ в системе TCAD, наряду с уже имеющимися моделями учета изменения объемного заряда в SiO2 (Qox), были добавлены физические выражения, описывающие концентрацию ловушек Nit на границе раздела Si/SiO2 в зависимости от поглощенной дозы гамма-излучения Dγ:b(1)N it ( D  )  a it D ,itа также изменение скорости поверхностной рекомбинации S:S ( D  )  1 / 2    v th    k B  T  N it ( D  ),(2)где:    n   p ; σn, σp – сечение захвата электрона и дырки ловушкой, соответственно; kB – постоянная Больцмана; T – температура; νth – тепловая скорость электрона; ait, bit – численные коэффициенты.Зависимость концентрации радиационно-индуцированных ловушек на границераздела Si/SiO2 от поглощенной дозы определялась из экспериментальных работ(см.

рис. 2, (а)).Из рис. 2, (а) видно, что концентрация ловушек на границе Si/SiO2, примыкающей к поверхностным областям pn-перехода, больше по величине, чем на границевдоль щелевой изоляции. Так как кривые на рис. 2, (а) имеют участки насыщения, торост скорости поверхностной рекомбинации S, также будет замедляться в областибольших значений поглощенной дозы Dγ (см.

рис. 2, (б)). Для биполярного транзистора это, как правило, приводит к уменьшению деградации ВАХ при больших дозах.б)а)Рисунок 2: а) Зависимость концентрации ловушек Nit на границе раздела Si/SiO2 отпоглощенной дозы Dγ в области pn-перехода (1) с параметрами ait = 2·108 рад–1·см–2, bit= 0,61 и в области щелевой изоляции (2) с параметрами ait = 1·108 рад–1·см–2, bit = 0,59;б) Зависимость скорости поверхностной рекомбинации S от поглощенной дозы DγВ программе Sentaurus Synopsys для учета изменения скорости поверхностнойрекомбинации в файл параметров проекта в модели поверхностной рекомбинацииШокли-Рид-Холла (SRHSurface) были добавлены уравнения (1) и (2).Перед началом расчета электрических характеристик биполярной структуры впроекте для заданных поглощенных доз происходит расчет параметров Nit и S.

Приэтом параметр Qox рассчитывается с использованием ранее встроенных в Sentaurusфизических моделей.На рис. 3 приведены входные характеристики SiGe ГБТ, изготовленного по0,13 мкм технологии SiGe БиКМОП 8WL с β = 250, fT = 100 ГГц, fmax = 200 ГГц, послевоздействия гамма-излучения с поглощенной дозой 1·106, 6·106, 30·106 рад.12Рисунок 3. Характеристика Гуммеля SiGe ГБТ до и после гамма-излучения с поглощёнными дозами 1·106, 6·106, 30·106 рад. Точность моделирования ВАХ 10-15%TCAD модель, учитывающая влияние нейтронного излучения.Для учета влияния нейтронного излучения на характеристики Si БТ и SiGe ГБТв стандартную версию TCAD были добавлены выражения, которые описывают деградацию времени жизни неосновных носителей заряда в зависимости от интегральногопотока нейтронов:1τФ=1τ0(3)+ Фn  K τ,где: τΦ, τ0 - время жизни носителей заряда после и до облучения, соответственно;Φn – флюенс нейтронов; Kτ – коэффициент радиационного изменения времени жизни.Основной проблемой является выбор параметра Kτ.

В большинстве работ Kτопределяется из эмпирических выражений Грегори. Однако, они не учитывают зависимость Kτ от уровня легирования базы транзистора, что особенно важно при моделировании SiGe ГБТ, концентрация примеси в базе которых достигает 5·1018 см–3 и выше. Поэтому нами в модель были введены новые, более точные зависимости Kτ отконцентрации легирующей примеси и уровня инжекции [31]:для n-типа:  n ni  неоснK   a  b   ln nосн  2 N прим    d c  ln  1   ln ni 0 ,5;(4)для p-типа:2 N прим    n неосн  n i  K   a  f  ln  ,   ln n осн m    (5)где: Nприм – концентрация легирующей примеси; ni-собственная концентрация носителей заряда, nосн, nнеосн – концентрация основных и неосновных носителей заряда.Для моделирования нейтронного воздействия на структуры Si БТ и SiGe ГБТ всистему TCAD с помощью программного интерфейса физических моделей (PMI) были добавлены выражения (3) – (5).На рис.

4 и 5 приведены примеры моделирования SiGe ГБТ, изготовленного по0,13 мкм технологииБиКМОП8WL с параметрами β = 250, fT = 100 ГГц,fmax = 200 ГГц. Фактор повреждения коэффициента усиления (см. рис. 4) определяется как d n   (Ф n ) /  (0 ) , где: β(Фn) и β(0) – коэффициенты усиления после и до облучения, соответственно. На рис. 5 представлена смоделированная граничная частотаусиления SiGe ГБТ до и после воздействия нейтронного излучения с разными флюенсами. Видно, что при облучении коэффициент усиления β сильно деградирует, а граничная частота ft изменяется слабо.13Рисунок 4. Зависимость фактора повреждения коэффициента усиления отинтегрального потока нейтроновРисунок 5.

Характеристики

Список файлов диссертации

Разработка и исследование моделей радиационных воздействий для расчета характеристик кремниевых и кремний-германиевых биполярных транзисторов с помощью системы TCAD
Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6508
Авторов
на СтудИзбе
302
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее