I Konferencja. InTechFun

Transkrypt

1 I Konferencja Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych InTechFun 9 kwietnia 2010 r., Warszawa POIG /08

2 InTechFun Pakiet zadaniowy: PZ3. Modelowanie Lider: PŁ Partnerzy: PW, PŚl, IF PAN, ITE Czas trwania: M1 M54

3 Z3.8 Cele Szczegółowe zdefiniowanie wymaganych parametrów tranzystorów GaN/Si HEMT oraz SiC MOSFET w kontekście ich późniejszego stosowania w praktycznych realizacjach układów mikrofalowych (takŝe innych) współcześnie wykorzystywanych w systemach radiokomunikacyjnych i radiolokacyjnych (np. mikrofalowe wzmacniacze mocy i ich zasilacze); Zidentyfikowanie parametrów przyrządów półprzewodnikowych o największym wpływie na proces technologiczny w celu precyzyjnego skoordynowania prac technologicznych prowadzonych na dalszych etapach projektu z potrzebami przemysłu; Opracowanie modeli struktur pionowych i topologii tranzystorów; Opracowanie elektromagnetycznych modeli falowych pozwalających na analizowanie wpływu oprawek i połączeń drutowych na pracę nowych przyrządów półprzewodnikowych wytworzonych w ramach projektu; Opracowanie szeregu modeli obwodowych pozwalających na analizowanie pracy nowych przyrządów półprzewodnikowych w wybranych reprezentatywnych układach mikrofalowych stosowanych we współczesnych systemach radiokomunikacyjnych i radionawigacyjnych. Prace te pozwolą potwierdzić przydatność nowych tranzystorów w praktycznych układach stosowanych w przemyśle.

4 Adaptacja środowiska symulacyjnego Silvacoi SRIM na potrzeby technologii węglika krzemu M. Sochacki, M. Kalisz, A. Taube, K. Król, J.Szmidt

5 Modelowanie transportu nośników w SiC Modelowanie procesu utleniania termicznego SiC Modelowanie procesu implantacji jonów

6 Modelowanie transportu nośników w SiC T N E EG X X µ X X X v X X X α X

7 Modelowanie transportu nośników w SiC ZaleŜność szerokości pasma energii zabronionej od temperatury dla 4H-SiC

8 ZwęŜenie szerokości pasma energii zabronionej w funkcji poziomu domieszkowania dla 4H-SiC

9 ZaleŜność ruchliwości elektronów od poziomu domieszkowania dla 4H-SiC w róŝnych temperaturach

10 ZaleŜność ruchliwości dziur od poziomu domieszkowania dla 4H-SiC w róŝnych temperaturach

11 ZaleŜność prędkości unoszenia elektronów od natęŝenia pola elektrycznego dla 4H-SiC w róŝnych temperaturach dla domieszkowania 5 x cm -3

12

13 Porównanie ruchliwości elektronów w temperaturze T=300K oraz T=600K w standardowym i zmodyfikowanym modelu ruchliwości

14 Porównanie ruchliwości dziur w temperaturze T=300K oraz T=600K w standardowym i zmodyfikowanym modelu ruchliwości

15 Porównanie prędkości unoszenia elektronów w temperaturze T=300K oraz T=600K w standardowym i zmodyfikowanym modelu ruchliwości dla domieszkowania na poziomie 5 x cm -3

16 Porównanie współczynnika jonizacji zderzeniowej dla elektronów i dziur w standardowym i zmodyfikowanym modelu

17 Praca dyplomowa A. Taube, Optymalizacja konstrukcji i modelowanie tranzystora RESURF LJFET w węgliku krzemu, Politechnika Warszawska, 2010

18 Modelowanie utleniania termicznego SiC Wyznaczanie temperaturowej zaleŝności parametrów z uwzględnieniem polarności SiC: 1. Współczynnik liniowy B/A i energię aktywacji 2. Współczynnik paraboliczny B i energię aktywacji 3. Poprawka na szybkość utleniania w początkowej fazie wzrostu 4. Współczynnik konsumpcji podłoża 5. Współczynnik Henry ego 6. Współczynnik transportu masy z fazy gazowej

19 Parametry procesów utleniania termicznego Płaszczyzna C (000-1) Płaszczyzna Si (0001) LIN.0 = e3 µm/min LIN.E = 1.29 ev PAR.0 = e5 µm 2 /min PAR.E = 2.00 ev THINOX.0 = 30.7e-7 µm/min THINOX.E = 0.8 ev ALPHA = 0.46 LIN.0 = 38.9 µm/min LIN.E = 1.34 ev PAR.0 = 7.75e5 µm 2 /min PAR.E = 3.12 ev THINOX.0 = 2.65e-4 µm/min THINOX.E = 0.00 ev ALPHA = 0.46

20

21

22 K. Król, M. Sochacki, J. Szmidt, Modelowanie kinetyki procesu utleniania termicznego węglika krzemu Elektronika 04/2010

23 Modelowanie procesu implantacji jonów do SiC Modyfikacja następujących parametrów: 1. Energii niezbędnej do przemieszczenia atomu krzemu i węgla 2. Energii wiązań kowalencyjnych pomiędzy atomami krzemu i węgla 3. Energii wiązania powierzchniowych atomów węgla i krzemu z uwzględnieniem polarności węglika krzemu

24

25 1 Stopień amorfizacji przypowierzchniowej glin azot E [ev]

26 na podłoŝach Si i MOSFET na bazie SiC - Wnioski Opracowane modele transportu nośników umoŝliwiają dokładną symulację charakterystyk elektrycznych złączowych przyrządów półprzewodnikowych W przypadku charakterystyk elektrycznych dla kierunku zaporowego satysfakcjonującą dokładność osiąga się dla wyŝszych temperatur (powyŝej 300 o C) Modelowanie napięcia przebicia przyrządów złączowych wymaga odpowiedniego zaprojektowania siatki Parametry modelu suchego utleniania powierzchni węglika krzemu zostały skorelowane z wynikami empirycznymi Opracowanie pełnego modelu utleniania w atmosferze mokrej i w mieszaninach gazowych wymaga systematycznych badań eksperymentalnych Dokonano oceny stopnia amorfizacji materiału podczas implantacji duŝą dozą w temperaturze pokojowej Zmodyfikowane parametry modelu implantacji pozwalają na symulację efektów radiacyjnych (wakanse, rozpylanie materiału)

27 na podłoŝach Si i MOSFET na bazie SiC Plany Opracowanie modelu tranzystora MOSFET SiC Opracowanie modelu tranzystora HEMT AlGaN/GaN/Si

28 na podłoŝach Si i MOSFET na bazie SiC Kamienie milowe D3.2 Określenie parametrów materiałowych półprzewodników szerokoprzerwowych oraz ich zaleŝności od temperatury i koncentracji nośników M6 M3.1 Definicja wymagań stawianych przed nowymi tranzystorami w kontekście ich zastosowania we współczesnych praktycznych układach radiokomunikacyjnych i radionawigacyjnych M6 D3.3 Opracowanie modelu struktury tranzystora HEMT GaN/Si M9 D3.4 Opracowanie modelu struktury tranzystora MOSFET SiC M9 D3.6 Wyniki wstępnej numerycznej analizy elektromagnetycznej połączeń drutowych i oprawek dla typowych tranzystorów GaN/Si HEMT i SiC MOSFET oraz moŝliwości wyeliminowania ich wpływu na pracę układu M12

29 Z7.20 Zakup serwera do obliczeń numerycznych Serwer DELL PowerEdge T610 został zakupiony i uruchomiony w grudniu 2009 Na serwerze zainstalowano oprogramowanie firmy Synopsys do symulacji charakterystyk elektrycznych przyrządów półprzewodnikowych i do symulacji procesów technologicznych

30 I Konferencja Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych InTechFun POIG /08 Współfinansowana przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego 9 kwietnia 2010 r., Warszawa