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FBAR滤波器的底电极图形化工艺研究

倪烨;任秀娟;段英丽;张智欣;陈长娥;于海洋;孟腾飞

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2023.0039

摘要（28）

PDF （988KB）（24）

对薄膜体声波谐振器（FBAR）滤波器晶圆制造过程中的关键工艺——底电极图形化工艺进行了研究。通过优化光刻工艺中的焦面和曝光量，制作出了角度约为50°的胶图形；同时调整干法刻蚀设备的工艺参数，实现了角度为10.91°的底电极侧壁斜坡形貌结构，为FBAR滤波器的芯片制造工艺研究打下基础。

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2023年第23卷第5期 pp. 050401

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光刻机镜头漏光对光刻工艺的影响

梁宗文;石浩;王雯洁;王溯源;章军云

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2023.0025

摘要（137）

PDF （951KB）（69）

通过GaAs单片微波集成电路（MMIC）光刻工艺，试验得到不同掩模版透光区占空比下光刻机镜头的漏光率，分析了漏光率对曝光能量宽裕度以及光刻胶形状的影响。通过试验测量得出，掩模版透光区占空比的增加会导致曝光镜头的漏光率升高，进一步使得光刻工艺的能量宽裕度变小。同时，过高的漏光率会造成显影后图形的光刻胶损失，使光刻胶图形的对比度变差，从而严重影响GaAs MMIC光刻工艺的图形质量，造成器件性能退化，降低产品良率。

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2023年第23卷第4期 pp. 040401

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基于衬底材料优化的抗辐射功率器件SEB加固技术

徐政;郑若成;吴素贞;徐海铭;廖远宝;唐新宇

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2023.0027

摘要（45）

PDF （1360KB）（31）

在外延层和衬底之间增加缓冲层能够提高器件的二次击穿电压，从而提高器件的单粒子烧毁（SEB）阈值电压。仿真对比了抗辐射加固纵向扩散金属氧化物场效应管（VDMOS）的单层缓冲层和掺杂线性梯度变化缓冲层的二次击穿特性和电场分布。在掺杂突变的缓冲层/N⁺衬底界面位置，线性缓冲层的电场为1.7×10⁵V/cm，单层缓冲层的电场为2.4×10⁵V/cm。¹⁸¹Ta粒子辐射试验验证了掺杂线性梯度变化缓冲层的SEB阈值电压优于单层缓冲层，线性缓冲层样品的SEB阈值电压大于250V，单层缓冲层样品的SEB阈值电压为150~200V。

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2023年第23卷第4期 pp. 040402

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生长在图形化蓝宝石衬底上的GaN薄膜光学性质研究

郑俊娜;王党会;许天旱

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2023.0028

摘要（24）

PDF （1288KB）（25）

图形化蓝宝石衬底（PSS）技术作为提高LED发光效率的方法之一，一直备受关注。研究了PSS上生长的GaN薄膜的表面形貌、吸收光谱、红外光谱、拉曼散射（Raman）和太赫兹光谱等，并与常规蓝宝石衬底上的GaN外延薄膜进行对比。结果表明，PSS上生长的GaN外延薄膜的表面形貌、光提取效率（LEE）得到明显改善。此研究成果对进一步提高GaN基短波（蓝/紫光）发光二极管（LED）的发光效率具有一定的借鉴意义，为进一步拓展PSS器件的太赫兹响应提供了依据。

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2023年第23卷第4期 pp. 040403

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4H-SiC基FinFET器件的单粒子瞬态效应研究^*

刘保军;杨晓阔;陈名华

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.1108

摘要（54）

PDF （2784KB）（76）

深入分析新结构、新材料的单粒子瞬态（SET）效应机理是开展抗辐射加固设计的基础和前提。基于Si基14 nm SOI FinFET器件，构建了4H-SiC基的SET仿真模型。对比分析了不同Fin材料、不同粒子能量对4H-SiC基FinFET器件SET的影响机理。结果表明，与Si材料相比，4H-SiC材料具有宽禁带和较高复合率的优点，在高能粒子入射时形成的SET脉冲更小，其瞬态电流峰值、收集电荷量相对Si材料分别下降了79.64%和83.35%，且随着粒子能量的增加，2者与Si材料的差值均呈幂指数增加。

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2022年第22卷第11期 pp. 110401

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增强型GaN HEMT器件的实现方法与研究进展^*

穆昌根, 党睿, 袁鹏, 陈大正

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.1003

摘要（259）

PDF （3387KB）（498）

考虑到实际应用对可靠性、设计成本及能耗的要求，增强型GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件比传统耗尽型GaN HEMT器件优势更显著。目前有许多方法可以实现增强型GaN HEMT器件，如使用p型栅技术、凹栅结构、共源共栅（Cascode）结构、氟离子体处理法、薄势垒AlGaN层以及它们的改进结构等。分别对使用以上方法制备的增强型GaN HEMT器件进行了综述，并对增强型GaN HEMT器件的最新研究进展进行了总结，探索未来增强型GaN HEMT器件的发展方向。

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2022年第22卷第10期 pp. 100401

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SOI基光波导传输损耗的研究

李逸康, 张有润, 葛超洋, 汪煜, 张波

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.1005

摘要（161）

PDF （921KB）（103）

SOI基光波导中直波导的传输损耗包括模式失配损耗、内部散射损耗和表面散射损耗。为了研究直波导的传输损耗中3种损耗所占的比例，制作了相同宽度的条形和脊形波导，仿真分析和测试了2种波导的传输损耗。对于1550 nm的光，测试得到条形波导和脊形波导的传输损耗分别为?2.4 dB·cm^?1和?2.0 dB·cm^?1，同样截面且忽略杂质缺陷和表面粗糙程度的理想波导的损耗均接近于0。通过对这些数据的分析，计算出条形波导表面散射损耗为?1.42 dB·cm^?1，占总体损耗的59.2%，内部散射损耗为?0.98 dB·cm^?1，占总体的40.8%。

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2022年第22卷第10期 pp. 100402

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基于加速寿命试验的磁耦隔离器耐压寿命评价方法

曹玉翠, 李泽田, 胡林江, 张峰

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.1006

摘要（87）

PDF （944KB）（152）

为解决磁耦隔离器耐压寿命评估的实际需求，研究了适用于磁耦隔离器的加速寿命试验与寿命评估方法。研究了影响磁耦隔离器耐压寿命的关键因素，分析加速寿命试验的可行性与加速模型的选取。合理设计加速寿命试验方案中的应力类型、应力水平、截尾时间等，并按照设计的试验电路方案进行试验。利用采集到的试验数据，结合加速模型推出电压-寿命之间的关系，实现磁耦隔离器耐压寿命的评估和可靠性评价。

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2022年第22卷第10期 pp. 100403

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一种新型无电压折回现象的超结逆导型IGBT

吴毅, 夏云, 刘超, 陈万军

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0911

摘要（145）

PDF （1307KB）（145）

提出了一种新型无电压折回现象的超结逆导型绝缘栅双极型晶体管（RC-IGBT），并基于Sentaurus TCAD进行了电学特性仿真。提出的超结RC-IGBT通过超结的P柱将集电极N⁺区域与P⁺区域隔开，消除了传统超结RC-IGBT正向导通时存在的折回现象。与传统超结RC-IGBT结构相比，在导通电流密度为100 A/cm²时新结构的正向导通压降减少了20.9%，反向导通压降减少了20.7%，在相同正向导通压降（1.55 V）下新结构的关断损耗降低了19.9%。

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2022年第22卷第9期 pp. 090401

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微波组件幅相特性影响因素分析

肖晖;脱英英;吕英飞;罗建强

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0912

摘要（102）

PDF （1841KB）（110）

以移相模块为例仿真分析电路基板的材料参数和微组装工艺参数对微波组件幅相特性的影响。其中基板的介电常数变化对组件相位的影响极大，对损耗的影响可忽略；介质损耗角正切和金属表面粗糙度变化对传输损耗的影响较大，对组件相位影响可忽略。级联金丝弧高和跨距变化对信号幅度和相位的影响均较大。为保障微波组件的幅相一致性，应提高基板材料参数和微组装工艺参数的一致性。同时为提高组件性能，级联金丝的弧高应小于0.20 mm，金丝跨距应小于0.30 mm。

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2022年第22卷第9期 pp. 090402

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一种部分超结型薄层SOI LIGBT器件的研究^*

周淼, 汤亮, 何逸涛, 陈辰, 周锌

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0915

摘要（95）

PDF （2076KB）（49）

基于介质场增强（ENDIF）理论，提出了一种部分超结型薄硅层SOI横向绝缘栅双极型晶体管（PSJ SOI LIGBT）。分析了漂移区注入剂量和超结区域位置对器件耐压性能的影响，并在工艺流程中结合线性变掺杂技术和超结技术，使该器件实现了高垂直方向耐压和低导通电阻。测试结果表明，该器件的耐压达到816 V，比导通电阻仅为12.5 Ω?mm²。

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2022年第22卷第9期 pp. 090403

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自热效应下P-GaN HEMT的阈值漂移机理^*

匡维哲;周琦;陈佳瑞;杨凯;张波

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0805

摘要（101）

PDF （2042KB）（100）

随着GaN功率应用朝着更高集成度与更高功率密度的方向发展，器件的自热效应及可靠性问题将变得更加严重。提出了一种开态漏极电流注入技术，模拟器件自热状态用以研究100 V P-GaN HEMT器件在自热效应下的可靠性问题。研究结果表明，应力中器件自热温度可达40~150 ℃，阈值电压在应力后发生0.2~0.8 V的显著正向漂移。进一步通过室温与高温下的器件恢复研究以及电热仿真分析，证明了栅下区域与栅漏接入区域的高温极值点增强了该区域的受主型电子陷阱俘获行为并改变了栅极处载流子输运，这是导致P-GaN HEMT在自热效应下阈值电压不稳定性的主要原因，并建立了相对应的物理机理模型。

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2022年第22卷第8期 pp. 080401

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沟槽型VDMOS的重离子辐射失效研究

廖聪湘;徐海铭

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0813

摘要（127）

PDF （1071KB）（78）

空间辐射环境中含有各种高能带电粒子，高能带电粒子与电子器件相互作用可能引发单粒子效应（SEE），单粒子效应中单粒子烧毁（SEB）和单粒子栅穿（SEGR）是两种最主要的单粒子事件。对重离子环境下的器件退化和失效进行了研究，分析了重离子环境下的失效机理，提出了重离子条件下的器件改善结构，同时完成了仿真和重离子实验验证，提升了MOSFET抗重离子能力。

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2022年第22卷第8期 pp. 080402

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基于薄外延的ESD结构设计

李晓蓉;吴建东;高国平

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0815

摘要（112）

PDF （1784KB）（114）

采用薄外延圆片能有效提升抗辐射芯片的抗单粒子闩锁能力，但实测发现栅极接地MOS（GGMOS）结构在薄外延圆片下静电放电（ESD）性能衰减明显。对其衰减机理进行分析，设计了电源钳位ESD结构，对其进行了完整的ESD性能仿真，分析并优化了芯片ESD保护网络，实测结果表明ESD性能满足4 kV设计需求。

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2022年第22卷第8期 pp. 080403

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⁶⁰Co γ射线对增强型GaN HEMT直流特性的影响

邱一武;吴伟林;颜元凯;周昕杰;黄伟

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0705

摘要（156）

PDF （1510KB）（156）

利用⁶⁰Co γ射线对P型栅增强型氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）开展零偏置状态下总剂量辐射试验及常温退火试验，测试GaN HEMT直流特性参数对总剂量效应（TID）的响应规律。试验结果表明，γ射线辐照后器件阈值电压、跨导峰值和饱和漏极电流发生不同程度的退化，而栅泄露电流和导通电阻变化甚微。在剂量为0.6 Mrad（Si）的条件下，经过120 h的退火试验，器件阈值电压未发生明显的恢复，跨导峰值反而有轻微退化的趋势。从试验数据可知，器件直流特性退化主要是由于辐照引起二维电子气（2DEG）浓度下降，载流子迁移率降低，感生界面态陷阱导致。研究结果对GaN HEMT器件宇航应用可靠性的评估给予了有益参考。

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2022年第22卷第7期 pp. 070401

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200 mm硅外延片时间雾的产生机理及管控方法研究

刘勇;仇光寅;邓雪华;杨帆;金龙

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0708

摘要（124）

PDF （1194KB）（95）

针对硅外延加工过程及所处环境，研究了200 mm硅外延片时间雾产生的原因，分析了环境湿度、外延反应前后排外能力以及洁净厂房环境阳离子浓度等影响因素，提出了硅外延反应副产物HCl和环境中的阳离子是导致硅外延片表面产生时间雾的主要原因。通过增强硅外延设备排外能力降低环境中的阳离子浓度，可有效降低时间雾产生的概率。

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2022年第22卷第7期 pp. 070402

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可变高应力氮化硅薄膜的内应力研究

孙建洁;张可可;陈全胜

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0710

摘要（158）

PDF （805KB）（142）

以互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）器件等比例缩小为动力的硅集成电路技术已迈入纳米级尺寸，并将继续保持对摩尔定律的追求，进一步缩小器件尺寸，以满足芯片高度集成化的要求。目前基于CMOS工艺的应变硅技术受到越来越广泛的应用。氮化硅致应变技术是属于应变硅技术中的一种，该技术工艺流程相对简单，成本较低，仅通过在器件上淀积不同应力的氮化硅薄膜就可达到提高载流子迁移率的效果，因此应用越来越普遍。利用等离子体增强化学气象沉积（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）的氮化硅膜，通过适当的工艺条件，可以做到压应力和张应力两种应力的变换，最终可实现在硅片上淀积出应力大于2 GPa的高应力氮化硅膜。

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2022年第22卷第7期 pp. 070403

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纳米器件单粒子瞬态仿真研究^*

殷亚楠;王玧真;邱一武;周昕杰;郭刚

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0713

摘要（108）

PDF （1728KB）（52）

利用计算机辅助设计软件，研究了不同条件下28 nm体硅器件的单粒子瞬态（Single Event Transient，SET）效应，分析了不同器件间距、线性能量转移值和粒子入射角度对器件SET效应的影响。随着器件漏极间距的减小，SET脉冲幅度和脉冲宽度随之减小。与垂直入射的情况相比，倾角入射下SET脉冲幅度和宽度的减小程度更加明显，电荷共享效应更加显著。仿真结果表明，合理调节反相器相异节点的器件间距，利用器件间的电荷共享可以有效减弱重离子产生的SET脉冲，减少单粒子效应的反应截面。

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2022年第22卷第7期 pp. 070404

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辐照源对LVMOS器件总剂量辐射电离特性的影响^*

陶伟;刘国柱;宋思德;魏轶聃;赵伟

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0715

摘要（122）

PDF （1359KB）（69）

基于0.18 μm CMOS工艺，采用浅槽隔离（STI）注入法对1.8 V LVNMOS器件进行总剂量加固，并对比分析了⁶⁰Co（315 keV）与X射线（40 keV）辐照源对LVNMOS器件总剂量特性的影响。研究结果表明，在相同偏置条件下，⁶⁰Co与X射线两种辐照源对MOS器件的辐射电离效应具有一定的差异性，前者同时具有康普顿效应和光电效应，后者是光电效应，主要是光子与内层电子作用。由LVNMOS总剂量辐照特性推测，X射线辐照源引起LVNMOS周围环境的SiO₂层中产生的电子与空穴高于⁶⁰Co。

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2022年第22卷第7期 pp. 070405

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重复短路应力下p-GaN HEMT器件的阈值电压退化机制^*

伍振;周琦;潘超武;杨宁;张波

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0610

摘要（150）

PDF （2731KB）（204）

p-GaN HEMT凭借高频、高功率密度的优势，已逐渐应用于高频电源领域，由于负载短路、错误的栅控信号等因素，均会导致器件处于严重的短路状态。目前，研究重点多聚焦于600/650 V商用器件的最终失效上，缺乏对器件在短路应力下的退化机理研究。通过重复短路应力研究了100 V商用p-GaN HEMT的短路鲁棒性，随着应力次数的增加，器件的阈值电压V_TH表现出持续正向漂移且漂移量可达+0.65 V，漏极电流I_D持续下降。此外，还研究了短路应力后器件的动态恢复过程。在较弱的短路应力后，由于AlGaN势垒层内的陷阱和p-GaN/AlGaN界面陷阱释放掉被捕获的电子，V_TH和I_D能够完全恢复；而在苛刻的短路应力后，栅下产生的热电子将轰击p-GaN/AlGaN界面从而诱导出新的界面缺陷，这将导致V_TH永久性的正向漂移，最终使得I_D不可恢复。

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2022年第22卷第6期 pp. 060401

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基于硅外延片用石墨基座的温度均匀性研究

冯永平;何文俊;任凯

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0404

摘要（134）

PDF （1696KB）（137）

通过对电磁感应加热的硅外延化学气相沉积反应腔室建立理论分析模型，结合工程实验对比，研究了不同石墨材料和不同基座结构对基座表面温度均匀性的影响。结果显示，在工程中，选择合适的石墨材料、设计合适的基座结构对硅外延片电阻率均匀性有着很大的影响，但在提升产品质量的同时也要平衡经济效益。

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2022年第22卷第4期 pp. 040401

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限幅低噪声放大器增益下降失效分析

贾玉伟;魏志宇;冀乃一

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0406

摘要（105）

PDF （1190KB）（255）

摘要限幅低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）是微波收发组件中的关键部件，用于对接收的射频信号进行放大。接收增益是限幅LNA的关键指标，增益下降可导致微波收发组件功能失效。综合采用外观检查、万用表测量、X光检查、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）等分析手段对某型限幅LNA增益下降的原因进行了分析，确定了故障失效的原因。结果表明，增益下降是由于工艺装配过程PIN二极管芯片与管壳安全间距不足导致。研究结果对类似产品的生产装配、检测检验、失效分析有一定的参考意义。

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2022年第22卷第4期 pp. 040402

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FPGA多程序动态老炼系统设计

季振凯;谢文虎

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0401

摘要（158）

PDF （1393KB）（240）

老炼试验可以加速FPGA老化，使FPGA快速进入失效率较低且稳定的偶然失效期，是剔除存在潜在缺陷FPGA电路的重要方法。但是随着FPGA的规模越来越大，传统的单段程序动态老炼无法实现FPGA大部分资源的逻辑翻转，电路潜在缺陷部位无法及时暴露，可能导致缺陷电路异常流出。针对单段程序动态老炼的局限性，设计了一种可循环写入多段老炼程序的多程序动态老炼硬件系统，同时针对该老炼系统开发了FPGA老炼程序，可显著提高FPGA的老炼覆盖率。

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2022年第22卷第4期 pp. 040403

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一种使用集总元件实现的P波段推挽式功率放大器

王琪;唐厚鹭;贺瑾;孙园成

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0409

摘要（86）

PDF （1575KB）（189）

采用集总元件实现了一款工作在400~450 MHz的巴伦结构，两输出端口的信号插损小于3.45 dB，相位差在180°±4°内；采用两个1.2 mm栅宽GaN管芯和集总元件实现了一款工作在400~450 MHz的推挽式功率放大器，在漏极电压28 V条件下，其连续波饱和输出功率大于37 dBm，漏极效率实现66%~73%。该功率放大器验证了集总元件巴伦在P波段实现推挽式功率放大器的可行性，为进一步将该方法应用于大功率推挽式功率放大器以实现小型化提供了依据。

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2022年第22卷第4期 pp. 040404

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肖特基二极管高温反向偏置失效分析与改善

胡敏;彭俊睿

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0310

摘要（275）

PDF （1886KB）（200）

肖特基二极管在高温反向偏置（High Temperature Reverse Bias, HTRB）试验后失效，烘烤或化学开盖后芯片电参数恢复。通过超声扫描分层检查，确定失效原因来自芯片和封装的匹配。在芯片改善受限制的情况下，通过改善封装气密性、离子污染，解决了HTRB失效。同时系统探讨了从设计上预防气密性失效的方法。

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2022年第22卷第3期 pp. 030401

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基于0.18 μm CMOS加固工艺的抗辐射设计

姚进, 周晓彬, 左玲玲, 周昕杰

DOI: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0107

摘要（145）

PDF （1076KB）（97）

为降低抗辐射设计对元器件基本性能的影响，基于0.18 μm CMOS加固工艺，通过场区注入工艺实现总剂量（Total Ionizing Dose, TID）加固，优化版图设计规则实现单粒子闩锁（Single Event Latch-up, SEL）加固，灵活设计不同翻转指标要求实现单粒子翻转（Single Event Upset, SEU）加固。利用以上加固方法设计的电路，证明了加固工艺平台下的抗辐射电路在抗辐射性能及面积上具有明显优势。

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