王富强,瞿宜斌,马行空

(中国人民解放军第93856部队,甘肃 兰州　730070)



基于硅衬底静电感应晶体管器件仿真与研究

王富强,瞿宜斌,马行空

(中国人民解放军第93856部队,甘肃 兰州730070)

摘要针对静电感应晶体管理论研究迟滞于实践过程,文中利用软件Silvaco Tcad,从器件仿真入手,对影响硅基表面栅静电感应晶体管器件电学性能进行了理论研究。仿真得到了反偏栅压约为0 V、漏电压<20 V时,器件表现类五极管饱和特性曲线,器件电流约为10(-5) A,此时沟道状态为预夹断。当反偏栅压为-1.5 V、漏电压逐渐增大到300 V时,器件表现为类三极管不饱和特性曲线,器件电流约为10(-6) A,此时沟道状态为完全夹断,研究结果静电感应晶体管工艺实践提供了参考。

关键词静电感应晶体管;沟道势垒;器件仿真

静电感应晶体管是一种结构灵敏器件,因其集高电压、大电流、高频率和栅可关断能力等优异性能于一身,而得到广泛应用[1]。但静电感应晶体管作为新型半导体器件的一种,理论研究滞后于实践过程,具有经验性和唯象性,且利用计算机辅助研究也不多见。因此,本文通过半导体仿真软件Silvaco Tcad对器件进行仿真模拟,达到对器件的理论研究和直观剖析其工作的物理机理的目的。

静电感应晶体管器件结构和材料参数直接影响着相应的电学参数,且各参数间有着密切关系[2-3]。本文研究的表面栅型静电感应晶体管是垂直场效应晶体管,沟道两侧的栅压严格控制着沟道势垒的高低,随着栅源偏置电压的变化以及器件结构参数的不同,该器件能呈现出以下3种不同特性[4]:(1)类五极管特性;(2)类三极管特性;(3)双极特性[5]。因双极模式下静电感应晶体管属于另一种新型的功率器件,所以在本文中不做讨论。

1器件结构设计

静电感应晶体管器件典型结构包括表面栅型、沟槽栅型和隐埋栅型。……