● 摘要
半导体器件作为电子系统的核心部件尤其容易受到外部电磁波的干扰,从而造成性能的退化甚至烧毁，甚至导致整个电子系统失效。随着半导体电路或器件处在越来越复杂的电磁环境中，电磁波对半导体器件的损伤效应的研究变得越来越重要。以往对于器件所做仿真研究多采用二维模型进行，即使实测结果也大都忽略三维结构的影响。因此，本文主要通过半导体体仿真软件平台Sentaurus TCAD建立半导体器件的三维仿真模型，在HPM（High Power Microwave）注入的条件下进行模拟仿真，研究HPM对半导体器件的影响，并着重突出器件三维尺度的影响。本课题首先研究了在HPM注入下，器件沟道宽度作为第三维尺度对器件损伤效应有何影响，包括器件沟道宽度对二次击穿起始电压及对于HPM引起的温度上升的影响，仿真结果表明沟道宽度与二次击穿起始电压负相关而与器件内部峰值温度上升正相关。之后对SOI（Silicon On Insulator）器件的HPM损伤效应进行了模拟仿真，包括由HPM引起的器件性能退化以及HPM对器件的瞬态影响。HPM引起的界面电荷积累是造成SOI器件性能退化的主要原因，且SOI器件较高的热阻造成了器件内部温度在HPM注入下上升剧烈。接着对FinFET(Fin Field-Effect Transistor)这一新型器件的HPM热效应进行了仿真，主要针对Fin的三维尺度对HPM引起的温度上升的影响进行了研究。最后研究了HPM对目前最广泛使用的CMOS器件的影响，HPM在栅氧层引起的积累电荷会造成CMOS反相器输出曲线的退化，此外HPM还容易诱发CMOS器件闩锁效应的发生，使器件发生烧毁。