基于硅襯底靜電感應晶體管器件仿真與研究

王富強,瞿宜斌,馬行空

(中國人民解放軍第93856部隊,甘肅 蘭州　730070)

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基于硅襯底靜電感應晶體管器件仿真與研究

王富強,瞿宜斌,馬行空

(中國人民解放軍第93856部隊,甘肅 蘭州730070)

摘要針對靜電感應晶體管理論研究遲滯于實踐過程,文中利用軟件Silvaco Tcad,從器件仿真入手,對影響硅基表面柵靜電感應晶體管器件電學性能進行了理論研究。仿真得到了反偏柵壓約為0 V、漏電壓<20 V時,器件表現類五極管飽和特性曲線,器件電流約為10(-5) A,此時溝道狀態為預夾斷。當反偏柵壓為-1.5 V、漏電壓逐漸增大到300 V時,器件表現為類三極管不飽和特性曲線,器件電流約為10(-6) A,此時溝道狀態為完全夾斷,研究結果靜電感應晶體管工藝實踐提供了參考。

關鍵詞靜電感應晶體管;溝道勢壘;器件仿真

靜電感應晶體管是一種結構靈敏器件,因其集高電壓、大電流、高頻率和柵可關斷能力等優異性能于一身,而得到廣泛應用[1]。但靜電感應晶體管作為新型半導體器件的一種,理論研究滯后于實踐過程,具有經驗性和唯象性,且利用計算機輔助研究也不多見。因此,本文通過半導體仿真軟件Silvaco Tcad對器件進行仿真模擬,達到對器件的理論研究和直觀剖析其工作的物理機理的目的。

靜電感應晶體管器件結構和材料參數直接影響著相應的電學參數,且各參數間有著密切關系[2-3]。本文研究的表面柵型靜電感應晶體管是垂直場效應晶體管,溝道兩側的柵壓嚴格控制著溝道勢壘的高低,隨著柵源偏置電壓的變化以及器件結構參數的不同,該器件能呈現出以下3種不同特性[4]:(1)類五極管特性;(2)類三極管特性;(3)雙極特性[5]。因雙極模式下靜電感應晶體管屬于另一種新型的功率器件,所以在本文中不做討論。

1器件結構設計

靜電感應晶體管器件典型結構包括表面柵型、溝槽柵型和隱埋柵型。……