МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ХАРАКТЕРИСТИК КРЕМНИЕВОГО ДМОП ТРАНЗИСТОРА С УЧЕТОМ ЭФФЕКТА САМОРАЗОГРЕВА И.С. МАРТЕМЬЯНОВ, В.О. ТУРИН, В.В. ИВАНОВА, Г.И. ЗЕБРЕВ*, А.М. ЦЫРЛОВ** УНИЛ ПТММиН при кафедре Физика Госуниверситет-УНПК, *Национальный исследовательский ядерный университет (МИФИ) **OAO «Протон»

Оптореле ОАО Протон, г. Орел производит различные типы оптореле на основе вертикальных МОП транзисторов с двойной диффузией.

УПРОЩЁННАЯ МОДЕЛЬ ЯЧЕЙКИ ВЕРТИКАЛЬНОГО МОП-ТРАНЗИСТОРА С ДВОЙНОЙ ДИФФУЗИЕЙ (ВСЕГО 2489 ЯЧЕЕК) Параметры моделируемой ячейки: ε=3.9 W=100 мкм L=4 мкм dox=68 нм μ=405 м^2/Вс Vth=2,2 В

Моделирование саморазогрева VDMOS транзистора с длиной канал 4 мкм Повышенное выделение тепла наблюдается в области вертикального стока. Граничные условия, использовавшиеся при моделировании: Начальная температура стока: Начальная температура стока: Тепловое сопротивление стока: Тепловое сопротивление стока:

Выделение Джоулева тепла

Сравнение ВАХ ячейки реального ДМОП транзистора и ячейки, промоделированной в TCAD Sentaurus с учетом саморазогрева

Моделирование саморазогрева ДМОП транзистора с длиной канала 1 мкм

Выделение Джоулева тепла в ячейке ДМОП транзистора с каналом 1мкм

Сравнение зависимостей максимальной температуры прибора от напряжения на стоке для ДМОП транзисторов с длиной канала 1мкм и 3.6мкм

Деградация выходных характеристик из-за эффекта саморазогрева в ДМОП транзисторе с длиной канала 1мкм Эффект саморазогрева вызвал деградацию тока на 30% при напряжении затвор-исток Vg=8B Эффект саморазогрева вызвал деградацию тока на 30% при напряжении затвор-исток Vg=8B

Расчет изменения сопротивления вертикального стока Параметры моделирования: Параметры моделирования: a) Площадь поверхности: b) Напряжение затвор-исток: c) Напряжение сток-исток: В транзисторе, промоделированном с учетом саморазогрева, сопротивление вертикального стока увеличилось на 253 Ом. В транзисторе, промоделированном с учетом саморазогрева, сопротивление вертикального стока увеличилось на 253 Ом.

Выводы Температура ячейки транзистора с длиной канала 1 мкм в среднем на 20К выше, чем температура транзистора с длиной канала 4 мкм при том же напряжении на затворе Температура ячейки транзистора с длиной канала 1 мкм в среднем на 20К выше, чем температура транзистора с длиной канала 4 мкм при том же напряжении на затворе Саморазогрев ячейки транзистора с длиной канала 1 мкм вызывает увеличение сопротивления вертикального стока на 253 Ом при напряжении на затворе Vg = 8В Саморазогрев ячейки транзистора с длиной канала 1 мкм вызывает увеличение сопротивления вертикального стока на 253 Ом при напряжении на затворе Vg = 8В

Работа в Госуниверситете-УНПК велась в УНИЛ ПТММиН при кафедре «Физика» и поддержана грантом РФФИ р_офи Спасибо за внимание!