Моделирование малосигнальных параметров мощных ВЧ и СВЧ МОП транзисторов с вертикальной и горизонтальной структурой

• Автор: Меньшиков, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 113 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МАЛОСИГНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ПАРАМЕТРЫ

БОЛЬШОГО СИГНАЛА МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ МОП ТРАНЗИСТОРОВ .

1.1. Конструкции и особенности физических основ работы

мощных ВЧ и СВЧ МОП транзисторов

1.2. Вольтамперные характеристики мощных МОПтранзисторов

1.3. Короткоканальные эффекты в МОПтранзисторах.

1.4. Малосигнальные эквивалентные схемы ВЧ и СВЧ ДМОП

транзисторов.

1.5. Малосигнальные параметры Спи, Сгги, Сюи гс и методы их
расчетов
1.6. Параметры большого сигнала Рь Кур, тс, для усилителей
мощности на ДМОП транзисторах и их связь с малосигнальными параметрами
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.
ГЛАВА 2. МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТОВ МАЛОСИГНАЛЬНЫХ
ПАРАМЕТРОВ ДМОП ТРАНЗИСТОРОВ Си и, С и, С и.
2.1. Аналитическая модель для расчета зависимости проходной емкости С и от напряжения стокисток си для ДМОПтранзисторов с вертикальной структурой.
ь 2.2. Аналитическая модель для расчета зависимости входной
емкости Спи от напряжения стокисток иси для ДМОП транзисторов с вертикальной структурой.
. 2.3. Аналитическая модель для расчета зависимости выходной емкости Си от напряжения стокисток иси для ДМОП транзисторов с вертикальной структурой.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.
V ГЛАВА 3. МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА СОПРОТИВЛЕНИЯ СТОКА В ДМОП
ТРАНЗИСТОРАХ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ.
ЗЛ. Модель расчета сопротивления стока гс в ДМОП транзисторах с затворным окислом переменной толщины между истоковыми ячейками
3.2. Сопротивление стока в мощных МОП СВЧ транзисторах с двойной диффузией и горизонтальной структурой
3.3. Сравнение рассчитанных значений сопротивления стока гс с паспортными значениями И.си для разработанных ДМОП транзисторов с вертикальной структурой.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТЕЙ ВХОДНОЙ, ВЫХОДНОЙ И ПРОХОДНОЙ ЕМКОСТЕЙ ОТ НАПРЯЖЕНИЯ СТОКИСТОК ДЛЯ СВЧ ДМОП ТРАНЗИСТОРОВ РАЗНЫХ ТИПОВ.
4.1. Методика измерения входной, выходной и проходной Сц и,
С и Спи емкостей СВЧ МОП транзисторов
4.2. Сравнительный анализ экспериментальных зависимостей Сцииси, С иПси, Спииси с теоретически
рассчитанными аналитическими зависимостями для СВЧ ДМОП транзисторов
4.3. Применение предложенных моделей расчета малосигнальных параметров Сц и, С2ги Си и и гс при проектирования топологии мощных ВЧ и СВЧ ДМОП транзисторов с вертикальной структурой.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


На сегодняшний день можно констатировать тот факт, что строгая теория, которая описывала бы процессы внутри транзистора, возникающие при протекании тока, и их влияние на энергетические параметры мощных СВЧ МОП транзисторов, отсутствует, а существующие теории либо устарели, либо являются приблизительными, использующими эмпирические подгоночные коэффициенты и ограничиваются лишь узким кругом конструкций транзисторных структур. При проектировании мощных ВЧ и СВЧ МОП транзисторных структур, а именно, при выборе конструкции и расчете топологии, исходят, прежде всего, из требуемых значений энергетических параметров РВЬ1Х, КУР, цс. Энергетические параметры, в свою очередь, в значительной степени ограничиваются малосигнальными параметрами входной Свх Сци ВЫХОДНОЙ СВЫХ С И Проходной СпрОХ СИ емкостями и сопротивлением растекания стока в высокоомной побласти стока гс. Соответственно при разработке новых типов транзисторных кристаллов необходима методика расчета, позволяющая предсказать значения малосигнальных параметров, лишь задав основные параметры прибора периметр канала, концентрации и глубины диффузионных слоев, площади истоковой и затворной металлизации и т. Целью диссертации является разработка физических моделей для расчета малосигнальных параметров СцИ Си и и гс в зависимости от напряжения стокисток Цси, топологических параметров, параметров диффузионных слоев и конфигурации затворного окисла современных конструкций мощных ВЧ и СВЧ МОП транзисторов с вертикальной ДМОП и горизонтальной структурой ИМ. Разработка физических моделей для определения зависимости входной, выходной и проходной емкостей современных мощных СВЧ ДМОПтранзисторов от приложенного напряжения Пси. Разработка методика расчета зависимости границ области пространственного заряда, боковой и плоской частей стокового рп перехода, от приложенного напряжения стокисток Цси. ДМОП транзисторах с вертикальной структурой, а также с горизонтальной структурой. Экспериментальная проверка расчета зависимостей Сцииси, О и Цси и С и Пси на основе предложенных моделей для разных типов мощных ВЧ и СВЧ ДМОП транзисторов по предложенным моделям. Предложены физические модели для расчета зависимости входной емкости С И и, ВЫХОДНОЙ емкости С И проходной емкости СИ ОТ напряжения стокисток иси, современных конструкций мощных ВЧ и СВЧ ДМ1 транзисторов с вертикальной структурой с учетом наличия толстого окисла между истоковыми рячейками. Ю2 обедненный слой , длина и толщина которого меняется в зависимости от напряжения стокисток иси. Разработана методика расчета влияния расширяющейся боковой части цилиндрического стокового рп перехода с учетом Гауссова закона распределения примеси на проходную емкость С2и мощных ВЧ и СВЧ МОП транзисторов. Предложена физическая модель для определения электрофизических параметров пстокового слоя СВЧ МОПтранзисторов с горизонтальной структурой иОМОЗРЕТз. ВЧ и СВЧ МОП транзисторных структур в ходе выполнения ОКР Пастила, Подшипник, Поток, Прорыв в ФГУП НИИЭТ г. Воронеж, что подтверждается соответствующим Актом о внедрении результатов диссертации. Данная работа проводилась в рамках ГБ НИР кафедры физики полупроводников и микроэлектроники Воронежского госуниверситета. Физические модели для расчета зависимости входной емкости Си и ВЫХОДНОЙ емкости Сг2И проходной емкости С и ОТ напряжения стокисток иси, современных конструкций мощных ВЧ и СВЧ ДМОП транзисторов с вертикальной структурой с учетом наличия толстого окисла между истоковыми рячейками. В этих моделях учитывается наличие двухслойного конденсатора БЮ2 обедненный слой длина и толщина которого меняется в зависимости от напряжения стокисток иси. Методика расчета влияния расширяющейся боковой части цилиндрического стокового рп перехода с учетом Гауссово закона распределения примеси на проходную емкость Сю и мощных СВЧ МОП транзисторов. Физические модели для расчета сопротивления стока гс в ВЧ и СВЧ МОПтранзисторах с вертикальной структурой с учетом цилиндрического растекания тока стока и отсутствия слоя накопления на поверхности под толстым затворным окислом.