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MOSFET 器件回顾与展望(下)

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“半导体技术”2007年 第32卷 第1期
技术论文“摘要”

ｓｕｎｓｈｉｎｅ

趋势与展望
P1— MOSFET器件回顾与展望（下)
P6— AlGaN/GaN HEMT欧姆接触的研究进展
P12— 用于光刻的EUV光源

现代管理
P17— 300 mm半导体代工厂的化学供应系统探讨

器件制造与应用
P21— CMOS LC VCO中交叉耦合MOS管的结构和特点
P26- 改进型抗单粒子效应D触发器
P29— 一种采用饱和区MOS管作调节开关的电荷泵
P33— LDMOS射频功率放大器电热记忆效应研究

工艺技术与材料
P37— pH值对铌酸锂晶片抛光速率及抛光表面的影响

P40- ICP刻蚀损伤对n—GaN—Ni/Au肖特基接触特性的影响
P43— ICP刻蚀机反应腔室气流仿真研究
P47- 不同钝化层对硅基铝金属膜应力影响的研究

集成电路设计与开发
P52- 一种基于DDS的改进信号合成电路设计
P55— 车载定位导航终端的设计
P58- FPGA中通用互连结构的设计与优化
P62— 2。45 GHz全集成CMOS功率放大器设计
P65- 高性能双模前置分频器设计

封装、测试与设备
P68— TSOP封装脱模中硅片碎裂失效的有限元分析
P74— 基于线阵CCD的光刻机调焦调平系统的研究
P77— ESD电热模拟分析

趋势与展望

MOSFET器件回顾与展望(下)
肖德元１，夏青２，陈国庆１
(１．中芯国际集成电路（上海）有限公司存储器技术发展中心，上海２０１２０３；
２．上海第二工业大学,上海２０１２０９）

摘要:介绍了新颖的MOS器件结构及鳍状FET器件研究最新进展，比较了几种主要新颖半导体器件的特性，指出了MOSFET尺寸缩小所面临的巨大挑战及解决办法，展望了器件未来发展趋势.

AlGaN/GaN HEMT欧姆接触的研究进展
裴风丽１,２，冯震２，陈炳若１
（１．武汉大学 物理科学与技术学院,武汉４３００７２；
２．中国电子科技集团公司 第十三研究所，石家庄０５００５１）

摘要：从欧姆接触形成的机理出发，介绍了在AlGaN/GaN HEMT中实现源和漏区欧姆接触的各种方法，如表面处理技术、金属化系统和重掺杂技术等.回顾了近年来这些方法的研究进展.

用于光刻的EUV光源
赵环昱１，２，赵红卫１
（１．中国科学院近代物理研究所,兰州７３００００;
２．中国科学院研究生院，北京１０００４９）

摘要：对国际上普遍采用的两种EUV光源：放电等离子体源（DPP）和激光等离子体源(LPP）进行了多方面比较。给出了两种等离子体源各自优点及难以克服的困难。基于目前的测量结果,指出了ECR等离子体有潜力成为一种新型的极紫外辐射源。紫外光刻使摩尔定律得以延续的信心。

现代管理

300 mm半导体代工厂的化学供应系统探讨
张云秀，黄其煜
（上海交通大学 微电子学院，上海２０００３０）

摘要：随着中国半导体业的发展,300 mm半导体代工厂(foundry)在中国纷纷出现，本讨论介绍了300 mm代工厂厂务化学系统的定义和分类、基本构成、安全设计和品质监控的要点，力图使读者对厂务化学系统有一个整体的了解，针对一些化学供应系统的常见问题和可改进之处，提出了改进建议.

器件制造与应用

CMOS LC VCO中交叉耦合MOS管的结构和特点
宁彦卿，王志华，陈弘毅
（清华大学 微电子学研究所，北京１０００８４）

摘要：在近年来的文献报道中,CMOS LC VCO中交叉耦合MOS管的电路结构变化多端.在不同的设计中，MOS管的类型、数目和连接方式有很多不同的结构。从其基本结构出发总结这些结构，就不同结构MOS管电路对振荡器性能做了简要分析。着重介绍了近年来在理论认识，低电压、低相位噪声和宽频率覆盖设计方面所做的努力.

改进型抗单粒子效应D触发器
赵金薇，沈鸣杰，程君侠
（复旦大学 专用集成电路与系统国家重点实验室，上海２００４３３）

摘要：在对抗单粒子效应技术研究的基础上，构造了一种改进型的抗单粒子翻转和单粒子瞬变的主从型边沿D触发器。该D触发器在不影响设计流程的情况下能使得整个芯片都具有抗单粒子效应，并有效改善了以往由于引入抗辐射设计而导致芯片面积大幅度提高的问题.

一种采用饱和区MOS管作调节开关的电荷泵
王少军，程珍娟,叶星宁
(电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都６１００５４）

摘要：为了得到稳定的输出电压,电荷泵电路需要通过负反馈系统进行控制.在传统的“Skip”模式电荷泵中，采用工作在线性区的MOS管做开关，通过控制振荡器来调节输出电压，但这种方式会产生较大的输出电压纹波.设计了一种采用饱和区MOS管作调节开关的电荷泵，通过控制饱和区MOS管的导通电阻来调节电荷泵的输出电压。它工作在占空比为50 ％的方波信号下，具有很低的输出电压纹波（37 mV）。

LDMOS射频功率放大器电热记忆效应研究
冯永生，刘元安
（北京邮电大学 电信工程学院,北京１０００８８）

摘要:以横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）场效应管射频功率放大器为例，介绍了LDMOSFET电热效应模型，理论推导了LDMOSFET的结温与其耗散功率的量化关系，揭示了射频功率放大器电热记忆效应产生的本质原因。仿真和实验结果直观描述了电热记忆效应对放大器性能的影响,在此基础上提出了减少电热记忆效应的一般方法。

工艺技术与材料

pH值对铌酸锂晶片抛光速率及抛光表面的影响
武晓玲，刘玉岭，王胜利，刘长宇,刘承霖
（河北工业大学 微电子研究所，天津３００１３０）

摘要：采用化学机械抛光方法，自制碱性抛光液对铌酸锂晶片进行抛光,通过试验得出适宜铌酸锂晶片抛光的pH值，配合压力、流量等外界参数可以得到较高的表面质量和较快抛光速率.分析了铌酸锂晶片在碱性条件下的去除机理和抛光液的pH值及抛光液中各个组分对抛光速率和表面质量的影响。

ICP刻蚀损伤对n—GaN-Ni/Au肖特基接触特性的影响
刘杰,王冲,冯倩，张进诚,郝跃，杨艳，龚欣
（西安电子科技大学 微电子研究所,西安７１００７１）

摘要:通过电流—电压法(I—V），电容—电压法（C-V）对n—GaN材料的ICP(感应耦合等离子体）刻蚀样品和未刻蚀样品上的肖特基势垒二极管的电学特性进行了分析。利用原子力显微镜（AFM)和扫描电镜（SEM）对刻蚀样品的表面形貌，以及退火前后肖特基接触金属的表面形貌变化进行了研究。试验表明,ICP刻蚀会在GaN表面引入损伤，形成电子陷阱能级从而引起肖特基二极管的势垒高度降低，理想因子增大，反向泄漏电流增大。刻蚀样品在400 ℃热退火可以恢复二极管的电特性，退火温度到600 ℃时二极管特性要好于未刻蚀的样品。

ICP刻蚀机反应腔室气流仿真研究
程嘉，朱煜
（清华大学 精密仪器与机械学系 制造工程研究所，北京１０００８４）
摘要：感应耦合等离子体（ICP）刻蚀机反应腔室的气流分布是影响等离子体分布与刻蚀工艺均匀性的重要原因之一。使用商业软件CFD－ACE＋中的连续流体与热传递模型,对反应腔室中气流分布进行了仿真研究,讨论了不同质量流量（50~250 cm3/min)入口条件下电极表面附近气压分布情况，同时讨论了不同腔室高度（H=0.08， 0。12, 0。14 m）对气流分布均匀性的影响.研究发现电极表面附近气压分布呈现中心高边缘低的特征，并随入口质量流量的增加而升高；气流分布均匀性随腔室高度增加而有所提高，而同时平均密度却会下降。通过对比发现3D与2D模型仿真结果基本一致。

不同钝化层对硅基铝金属膜应力影响的研究
李秀宇,吴月花,李志国，付厚奎
（北京工业大学 电子信息与控制工程学院，北京１０００２２）

摘要：采用光偏振相移干涉原理测量了硅基上不同钝化层下铝膜应力的变化。研究表明：不同的钝化层对铝膜的应力影响不同.SiO2钝化层下的铝膜应力最小,而钝化层为聚酰亚胺的铝膜应力最大。200 ℃下退火4h后，应力减小明显，且分布趋向均匀。同时采用有限元法对不同钝化层的铝膜进行了应力模拟，模拟结果与实验结果相符。

集成电路设计与开发

一种基于DDS的改进信号合成电路设计
李琨１，张汉富１，张树丹２，于宗光２
（１．江南大学 信息工程学院，江苏无锡２１４０３６;
２．中电科技集团 五十八所，江苏无锡２１４０３５）

摘要：传统的信号合成电路利用DDS产生载波信号，再将原信号利用乘法器和加法器来进行合成。基于ROM查找表法和CORDIC算法，本设计提出了一种改进结构。仿真与分析结果表明，与原有电路结构相比，改进后的数字信号合成电路精度高、硬件开销小。

车载定位导航终端的设计
郑凯１，方康玲２
（１．海华电子企业(中国）有限公司，广州５１０６５６；
２．武汉科技大学 信息科学与工程学院，武汉４３００８１）

摘要:设计了一种GSM／GPRS的车载定位导航终端.该终端基于先进的SOC技术,开发了单片机IP核中内嵌的特定功能，利用单片机的内置闪存ROM技术扩展系统存储空间实现大量定位信息的存储，并设计了串口扩展电路、GPS模块和GSM／GPRS模块的双模控制等电路.介绍了车载终端的硬件和软件设计以及实现方法。实践证明：在实际的定位导航过程中，该终端具有较高的灵敏度、精确度和强大的信息处理能力。

FPGA中通用互连结构的设计与优化
侯卫华１，张惠国１,刘战１,高宁１,施亮１,刘明锋２，于宗光２
(１．江南大学 信息工程学院，江苏无锡２１４０６２；
２．中国电子科技集团公司 第五十八研究所，江苏无锡２１４０６２）

摘要：介绍了一款基于SRAM技术的FPGA电路的通用互连结构。在对其通用互连线的延时模型进行分析的基础上,提出了一种改进的互连结构.基于CSMC 0.6 μm工艺下的SPICE仿真及流片结果表明，改进后的互连结构性能提高了约10％。

2.45GHz全集成CMOS功率放大器设计
徐国栋，朱丽军,兰盛昌
(哈尔滨工业大学 卫星技术研究所，哈尔滨１５００８０）

摘要：在一个RF收发机系统中，功率放大器的集成问题一直是难点之一。首先简要介绍开关模式功率放大器及其提高效率的理论基础，然后采用0.18 μm CMOS工艺给出了工作在2。45 GHz的全集成单片功率放大器的设计，并采用ADS仿真软件验证了设计的正确性。

高性能双模前置分频器设计
曾健平ａ，谢海情ａ，晏敏ａ，曾云ａ，章兢ｂ
(湖南大学ａ．应用物理系；ｂ．电气与信息工程学院，长沙４１００８２）

摘要：提出了一种新颖的分频器设计方案，在高频段采用改进的CMOS源耦合逻辑（SCL）结构的主从D触发器进行分频，以满足高速要求；在低频段采用自锁存的Ｄ触发器进行分频。这种结构的Ｄ触发器不但具有锁存功能，而且所需的管子比主从式D触发器要少,以满足低功耗和低噪声要求.从而使总体电路实现高速、低功耗、低噪声要求。基于TSMC的0。18 μm CMOS工艺，利用Cadence Spectre工具进行仿真。该分频器最高工作频率可达到5GHz，在27 ℃、电源电压为1.8 V、工作频率为5 GHz时,电路的功耗仅4。32 mW。

封装、测试与设备

TSOP封装脱模中硅片碎裂失效的有限元分析
杨震宇１，王明湘１，许华平１,２
（１．苏州大学 微电子学系，江苏苏州２１５０２１；
２．三星半导体苏州有限公司，江苏苏州２１５０００）

摘要：针对TSOP封装在塑封工艺中脱模时可能发生的芯片碎裂，利用有限元法模拟封装脱模过程阐明了芯片碎裂失效的机制。研究表明,模具内表面有机物形成的局部沾污可能阻碍芯片的顺利脱模，导致硅片内产生较大的局部应力并碎裂失效.通过模拟在不同的沾污面积、形状和
位置下的封装脱模，确认了最可能导致失效的条件。芯片碎裂失效可以通过使用高弹性模量的塑封料或减小硅片尺寸得以改善。

基于线阵CCD的光刻机调焦调平系统的研究
尹作海，刘世元，史铁林
(华中科技大学 机械科学与工程学院，武汉国家光电试验室,武汉４３００７４）

摘要:介绍了一种基于线阵CCD的光刻机调焦调平系统，讨论了其检测和控制原理。介绍了调焦调平系统的光学结构，并建立起了理想的单点高度测量与整场调焦调平的算法模型。

ESD电热模拟分析
李永坤１,２，郝跃１，罗宏伟２
（１．西安电子科技大学 微电子学院,西安７１００７１;
２．中国电子科技集团公司 第五研究所分析中心，广州５１０６１０）

摘要：在分析ESD失效机制的基础上,介绍了目前热击穿的研究情况，指出器件失效前所承受的功率与时间的关系对于研究热击穿的重要性；然后介绍了几个关于失效功率的热模型，分析了相关ESD模拟软件工具,提出一套有效的ESD模拟方法.