CC BY
0Научная статья УДК 621.382.3
doi:10.24151/1561-5405-2024-29-4-489-503 EDN: DWGUPK
TCAD-моделирование транзистора со статической индукцией
1 2 3 2 1
Ю. Н. Максименко , К. О. Петросянц ' , Д. С. Силкин , В. К. Грабежова
1ООО «Дизайн-центр биомикроэлектронных технологий "Вега"», г. Новосибирск, Россия
2Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», г. Москва, Россия
Институт проблем проектирования в микроэлектронике Российской академии наук, г. Москва, Россия
violamaksimenko@yandex.ru
Аннотация. Мощный высоковольтный транзистор со статической индукцией КП926 способен работать как в полевом, так и в биполярном режимах одновременно. Такой режим работы обеспечивает высокие ключевые характеристики. Однако анализ конструкции транзистора КП926 показал, что она далеко не оптимальна. В работе для определения оптимальных конструктивных и электрофизических параметров прибора предложена физико-математическая TCAD-модель транзистора со статической индукцией. С помощью данной модели проведен анализ влияния конструктивных и электрофизических параметров на основные электрические характеристики транзистора типа КП926 при работе в биполярном режиме. Определены оптимальные значения данных параметров, которые позволят при их реализации улучшить более чем в два раза такие основные электрические характеристики транзистора, как коэффициент усиления по току, сопротивление канала в открытом состоянии, быстродействие.
Ключевые слова: транзистор со статической индукцией, физико-математическая модель, сопротивление транзистора в открытом состоянии
Для цитирования: Максименко Ю. Н., Петросянц К. О., Силкин Д. С., Грабежова В. К. ТСЛО-моделирование транзистора со статической индукцией // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29. № 4. С. 489-503. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-4-489-503. - EDN: DWGUPK.
© Ю. Н. Максименко, К. О. Петросянц, Д. С. Силкин, В. К. Грабежова, 2024
Original article
TCAD simulation of a static induction transistor
* 1 2 3 * * 2 1
Yu. N. Maksimenko , K. O. Petrosyants ' , D. S. Silkin , V. K. Grabezhova
1Vega Bio Microelectronic Technology Design Center LLC, Novosibirsk,
Russia
2
National Research University Higher School of Economics, Moscow, Russia
Institute for Design Problems in Microelectronics of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
violamaksimenko@yandex.ru
Abstract. The high-power high-voltage static induction transistor KP926 is capable of operating in both field and bipolar modes simultaneously. This operation mode provides high key characteristics. However, an analysis of the KP926 transistor design showed that it is far from optimal. In this work, to determine the optimal design and physical parameters of the device, a physical and mathematical TCAD model of a static induction transistor is proposed. Using this model, the analysis was carried out of design and physical parameters effect on the basic electrical performance of a KP926 type transistor when operating in bipolar mode. Optimal values of these parameters have been determined that will allow, when implemented, more than twofold improvement of basic electrical performance of the transistor (current gain, channel opened impedance, operational speed).
Keywords, static induction transistor, physical and mathematical model, transistor opened impedance
For citation. Maksimenko Yu. N., Petrosyants K. O., Silkin D. S., Grabezhova V. K. TCAD simulation of a static induction transistor. Proc. Univ. Electronics, 2024, vol. 29, no. 4, pp. 489-503. https,//doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-4-489-503. -EDN. DWGUPK.
Введение. Транзисторы со статической индукцией - тип вертикальных транзисторов, имеющих признаки как полевого, так и биполярного приборов. Запирание тока происходит за счет расширения обедненной области при приложении обратного смещения к затворному p-n-переходу, в то время как переход транзистора в открытое состояние осуществляется подачей через затворный p-n-переход прямого тока. Инжекция носителей в канал приводит к уменьшению сопротивления канала до уровня ~ 1 мОм. Эти особенности позволяют добиться низких потерь и рабочих частот ~ 1 МГц при управлении токами в несколько десятков ампер. Ключи с такими параметрами крайне востребованы в схемах питания мощных электродвигателей, системах ускоренной зарядки электромобилей и т. п., где важно получить оптимальное соотношение высокой управляемой мощности и частоты работы устройства. Сравнительный анализ показывает, что по сопротивлению открытого канала приборы со статической индукцией превосходят многие типы силовых ключей, в том числе биполярные транзисторы с изолированным затвором [1]. Этим обусловлены меньшие потери мощности и повышенная энергоэффективность данных приборов [2].
В настоящей работе рассматривается физико-математическая модель, позволяющая проводить расчет основных ВАХ приборов со статической индукцией для биполярного режима работы.
Обзор литературных источников. Теоретический анализ физических процессов в приборах со статической индукцией и разработка моделей, устанавливающих связь конструктивных и электрофизических параметров структуры с ее электрическими характеристиками, проводились практически одновременно с их появлением. Построение физико-математических моделей полупроводниковых приборов является важной задачей, так как их наличие ускоряет процесс разработки прибора и дает более правильное понимание зависимости основных ВАХ от конструктивных и электрофизических параметров структуры.
Исследование приборов со статической индукцией чаще происходит экспериментальными методами [3-5]. Разработке физико-математических моделей приборов со статической индукцией посвящено относительно небольшое количество работ [6-10]. При этом в большинстве из них основное внимание уделено рассмотрению только стационарных процессов в полевом режиме работы прибора. Для разработки физико-математической модели, адекватно описывающей процессы токопереноса в структуре прибора, требуется математически сложный количественный анализ в простейшем случае двухмерной картины распределения электрического поля, потенциала и плотности тока в областях прибора, имеющих довольно сложную форму. Усугубляет трудность создания физико-математической модели приборов со статической индукцией и нелинейная зависимость электрофизических параметров материала областей структуры от электрических режимов на электродах прибора. Это относится, в частности, к зависимости подвижности основных носителей заряда в канале структуры от напряженности электрического поля в нем. Решить такую проблему может TCAD-моделирование, однако работы в этой области достаточно редки [11-13] и не дают комплексного анализа влияния параметров структуры на характеристики транзистора.
В 1990 г. был разработан высоковольтный транзистор со статической индукцией КП926 с планарным затвором [14], работающий как в полевом, так и в биполярном режимах. Для расчета его ВАХ физико-математические модели, описанные в работах [6-10], неприменимы. В работах [15-17] проведено детальное исследование технологии и конструкции транзистора КП926 и предложен ряд решений, существенно улучшающих основные характеристики прибора. Однако для более глубокого понимания влияния на основные характеристики прибора его конструктивных и электрофизических параметров необходима физико-математическая модель, так как экспериментальные исследования очень длительные и требуют больших финансовых затрат.
Разработка физико-математической модели прибора со статической индукцией.
В качестве исходных данных использовали структуру кристалла транзистора КП926 (рис. 1). Выходные характеристики данного прибора приведены на рис. 2.
Модель выполнена в двухмерном представлении с применением системы прибор-но-технологического моделирования Sentaurus TCAD, где значение третьей координаты принимается равным 1 мкм и может быть увеличено заданием коэффициента площади (AreaFactor). Моделируемая структура представлена на рис. 3.
Параметры моделируемой структуры, для которых получены графики (рис. 4), следующие (боковая диффузия равна 0,8 от глубины залегания примеси):
Толщина подложки........................................................................200 мкм
Толщина базового слоя до термических обработок.....................45 мкм
Толщина базового эпитаксиального слоя
после всех термических операций..................................................38 мкм
Толщина оксида кремния...............................................................0,9 мкм
Ширина окна под исток........................................................от 1 до 2 мкм
Полная ширина элементарной ячейки.........................................16,4 мкм
Длина элементарной ячейки..........................................................242 мкм
Количество элементарных ячеек.................................................5100 шт.
Ширина затворных _р+-слоев (без учета боковой диффузии)
в модели ..........................................................................................2,4 мкм
Глубина залегания затворных p -слоев.........................................4,8 мкм
Глубина залегания п -слоя под исток............................................1,1 мкм
Поверхностная концентрация примеси p+-слоев.....................4-1019 см3
Поверхностная концентрация п+-слоя...................................1,7-1018 см3
Концентрация примеси в эпитаксиальной области.................4-1014 см-3
Концентрация примеси в подложке..........................................5-1016 см-3
Рис. 1. Структура кристалла транзистора КП926 Fig. 1. Crystal structure of the KP926 transistor
/c, A
16 14 12 10
/3= 800 mA
боа
400
"25(i.
150
50
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 t/CH, В
Рис. 2. Выходные характеристики транзистора КП926 Fig. 2. Output characteristics of the KP926 transistor
Рис. 3. Модель структуры транзистора КП926 Fig. 3. KP926 transistor structure model
В данном случае коэффициент площади равен длине канала в микрометрах, AreaFactor для транзистора КП926 равен произведению длины одного элементарного канала на их количество (242-5100 = = 1 234 200 мкм).
При моделировании применяли стандартный набор моделей для приборов, основанных на работе p-n-перехода: модель подвижности носителей заряда с учетом зависимости подвижности от концентрации носителей в области; модели Шокли -Рида - Холла и Оже для рекомбинации; модель насыщения подвижности в сильном поле. Эти модели стандартно используются при TCAD-моделировании силовых биполярных приборов [18].
Для сравнения экспериментальных выходных характеристик с результатами моделирования (см. рис. 4) оцифрованы графики для токов затвора 150, 400, 800 мА (см. рис. 2). Отклонение результатов моделирования от эксперимента находится в пределах 20 %.
Исследование модели транзистора со статической индукцией. В структуре транзистора со статической индукцией отсутствуют p-и-переходы на пути протекания тока между стоком и истоком. Запирание тока происходит путем подачи обратного напряжения на затвор. При этом в слаболегированной базовой области начинает распространяться электрическое поле, перпендикулярное направлению движения электронов между стоком и истоком. Это поле препятствует возникновению тока стока IC при обратном смещении на затворе. Условием успешного запирания тока является распространение поля на всю ширину канала (рис. 5).
Рис. 4. Сравнение экспериментальных характеристик (• • •) для разных токов затвора
с результатами TCAD-моделирования (-)
Fig. 4. Comparison of experimental characteristics (• • •) for different gate currents with TCAD simulation results (-)
Электрическое поле, В см"1
Рис. 5. Распределение электрического поля в структуре транзистора КП926 при обратном смещении затворного p-n-перехода Fig. 5. Distribution of the electric field in the structure of the KP926 transistor with the reverse displacement of the gate p-n junction
При отсутствии обратного смещения на затворном p-n-переходе ток в цепи сток -исток протекает свободно, внутреннее сопротивление транзисторной структуры складывается из сопротивлений слаболегированной базовой области и сильнолегированных подложки и n-слоя истока. При подаче прямого тока затвора I3 плотность объемного заряда в базе, определяющая значение сопротивления этой области, складывается из концентраций легирования базы и избыточных носителей, попавших туда вместе с током затвора. Изменение концентрации электронов Ne в базовой области в зависимости от тока затвора показано на рис. 6.
Рис. 6. Распределение электронов между стоком и истоком в зависимости от тока затвора I3 (Ic = 0) Fig. 6. Electron distribution between the drain and the source depending on the gate current (the drain current is zero)
При протекании тока затвора через базовую область в ней накапливается заряд, определяемый током. Распределяясь по объему базовой области, накопленный заряд вызывает снижение сопротивления. Изменение внутреннего сопротивления транзистора при подаче разных значений прямого тока затвора определяет его коэффициент усиления. При работе транзистора в биполярном режиме ток затвора концентрируется главным образом в районе между p-слоями, поэтому параметры легирования в этой области оказывают наибольшее влияние на коэффициент усиления транзистора.
Выходные характеристики при различных значениях поверхностной концентрации Np+ примеси в р-слое представлены на рис. 7. С ростом концентрации примеси в р -слое происходит увеличение коэффициента усиления транзистора, что связано с повышением коэффициента инжекции затворного р-п-перехода. Чем меньше коэффициент инжекции, тем больше электронов в виде электронного тока проникает в р-область, не задерживаясь в эпитаксиальной п-области и не уменьшая тем самым ее сопротивление. В пользу этого говорит также то, что по мере роста концентрации в р-слое увеличение коэффициента усиления замедляется (чем ближе коэффициент инжекции к единице, тем менее значительно влияние данного параметра).
1 - idvd_lg 150m_Npplus4e 19; 2 - idvd_lg150m_Npplus2e19; 3 - idvd_lg150m_Npplus6e19;
4 - idvd_lg400m_Npplus4e 19; 5 - idvd_lg400m_Npplus2e19; 6 - idvd_lg400m_Npplus6e19;
7 - idvd_lg800m_Npplus4e 19; 8 - idvd_lg800m_Npplus2e19; 9 - idvd_lg800m_Npplus6e19
Рис. 7. Влияние поверхностной концентрации р+-слоя на выходные характеристики
транзистора КП926
Fig. 7. Impact of the surface concentration of the p+ layer on the output characteristics
of the KP926 transistor
Увеличению коэффициента усиления также способствует рост глубины залегания n-слоя истока. Чем глубже проникает n-слой, тем меньше объем слаболегированной базы, сопротивление которой нужно уменьшить с помощью тока затвора. Следовательно, при той же величине заряда, вносимого током затвора, сопротивление канала уменьшается сильнее. Однако увеличение глубины залегания n-слоя негативно сказывается на запирающих свойствах транзистора. Во-первых, в n-слой не проникает электрическое поле (рис. 8). Смыкание электрических полей от затворных p-n-переходов происходит под n-слоем, где у p-областей начинается искривление. Для того чтобы запереть электрический ток, область пространственного заряда должна распространяться дальше, так как ширина «канала» между двумя p-областями растет. Для достижения ширины области пространственного заряда, требуемой для закрывания транзистора, необходимо более высокое обратное напряжение. Моделирование показывает, что для запирания структуры, изображенной на рис. 8, требуется подать на затвор отрицательное напряжение на 2 В больше, чем для структуры, изображенной на рис. 5.
_J
Электрическое поле, В см"1
Рис. 8. Распределение электрического поля в структуре при обратном смещении
затворного p-n-перехода в случае, когда ^-область примыкает к p+-области Fig. 8. Distribution of the electric field in the structure with the reverse displacement of the gate p-n junction in the case when the n+ region is adjacent to the p+ region
У поверхности структуры может образоваться n-p-переход, имеющий низкое напряжение лавинного пробоя. Это напряжение будет определять пробой по затвору всего транзистора. Из рис. 8 видно, что максимальная напряженность поля возникает не только в диэлектрике, способном выдерживать высокие значения напряженности, но и в полупроводнике на границе p - и n-областей.
Моделирование показывает, что глубина залегания n-слоя истока должна совпадать или быть чуть больше толщины оксида, чтобы не оказывать негативного влияния ни на коэффициент усиления, ни на запирающие свойства транзистора. Влияние глубины залегания n-слоя на выходные характеристики продемонстрировано на рис. 9.
1 - idvd_lg150m_Hn1.1u; 2 - idvd_lg150m_Hn0.5u; 3 - idvd_lg150m_Hn1.7u; 4 - idvd_lg150m_Hn2.5u; 5 - idvd_lg400m_Hn1.1u; 6 - idvd_lg400m_Hn0.5u; 7 - idvd_lg400m_Hn1.7u; 8 - idvd_lg400m_Hn2.5u; 9 - idvd_lg800m_Hn1.1u; 10 - idvd_lg800m_Hn0.5u; 11 - idvd_lg800m_Hn1.7u; 12 - idvd_lg800m_Hn2.5u
Рис. 9. Влияние глубины залегания п+-слоя на выходные характеристики транзистора КП926 Fig. 9. Impact of the depth of the n+ layer on the output characteristics of the KP926 transistor
Из рис. 9 видно, что при глубине залегания меньше толщины диэлектрика (Нп = 0,5 мкм) не только уменьшается коэффициент усиления, но и растет внутреннее сопротивление открытого транзистора. Это выражается в уменьшении наклона выходных характеристик. Наклон выходных характеристик при глубинах залегания п-слоя больше толщины диэлектрика (Нп > 0,9 мкм) и сохраняется почти неизменным. Это говорит о том, что дополнительное сопротивление возникает именно в «горлышке» истока.
Зависимость коэффициента усиления по току от глубины залегания п-слоя имеет вид:
Глубина залегания n-слоя, мкм 0,5 1,1 1,7 2,5
Коэффициент усиления по току 21 26 29 31
Коэффициент усиления по току здесь и далее рассчитывали как отношение 1с при ис = 2 В к 1З = 800 мА.
С ростом тока затвора коэффициент усиления по току уменьшается и будет стремиться к единице, когда все электроны выйдут из истока (их плотность составит 1,710 см ). Для увеличения коэффициента усиления по току и снижения сопротивления канала необходимо увеличивать концентрацию примесей как в истоке, так и в затворе. На рис. 10 приведены результаты расчета ВАХ транзистора со статической индукцией при различных значениях примесей в истоке и затворе.
1с, А 30
20
10
0 1 (Уси, В
1 - KP926_lg150m_Pplus4e 19_Nplus 1.7e18; 2 - KP926_lg150m_Pplus4e20_Nplus1.7e18; 3 - KP926_lg150m_Pplus4e 19_Nplus 1.7e19; 4 - KP926_lg150m_Pplus4e20_Nplus1.7e19; 5 - KP926_lg400m_Pplus4e 19_Nplus 1.7e18; 6 - KP926_lg400m_Pplus4e20_Nplus1.7e18; 7 - KP926_lg400m_Pplus4e 19_Nplus 1.7e19; 8 - KP926_lg400m_Pplus4e20_Nplus1.7e19; 9 - KP926_lg800m_Pplus4e 19_Nplus 1.7e 18; 10 - KP926_lg800m_Pplus4e20_Nplus1.7e18; 11 - KP926_lg800m_Pplus4e 19_Nplus 1.7e 19; 12 - KP926_lg800m_Pplus4e20_Nplus1.7e19
Рис. 10. Смоделированные выходные характеристики структур транзистора КП926 со статической индукцией (кривая 1 - исходная структура; кривая 2 - на порядок увеличена концентра-
+ О + Л
ция в p -слое; кривая 3 - на порядок увеличена концентрация в n -слое; кривая 4 - на порядок
увеличены концентрации в обоих слоях) Fig. 10. Simulated output characteristics of the structures of the KP926 transistor with static induction (curve 1 - original structure; curve 2 - an order of magnitude increase in concentration in the p+ layer; curve 3 - an order of magnitude increase in concentration in the n+ layer; curve 4 - an order of magnitude increase in concentrations in both layers)
Из анализа характеристик следует, что наибольший эффект с точки зрения коэффициента усиления достигается при одновременном увеличении концентрации легирования Np+ и Nn+ p - и n-слоев соответственно. Увеличение концентрации легирования только p-слоя не дает значимого эффекта (см. рис. 10). Увеличение концентрации легирования n-слоя приводит к увеличению коэффициента усиления на 40 % в модели относительно исходной структуры. При этом одновременное увеличение концентрации в p - и n-слоях приводит к еще более значительному росту коэффициента усиления -примерно на 80 % относительно исходной структуры.
Предварительно можно заключить, что концентрация легирования в n-слое истока является основным сдерживающим фактором для коэффициента усиления. На это указывает также наклон характеристик. Характеристики структур с одинаковой концентрацией легирования в n-слое имеют одинаковый наклон. Это свидетельствует о том, что данный параметр оказывает определяющее воздействие на сопротивление открытого канала. Значения коэффициента усиления приведены в таблице.
Зависимость коэффициента усиления по току от поверхностной концентрации примеси в n - и р+-областях Dependence of the current gain on the surface concentration of the impurity in the n+ and p+ regions
Np+, см Nn+, см 3
1,7-1018 1,7-1019
4-1019 26 35
4-1020 27 40
Рассмотрим влияние на работу устройства толщины эпитаксиального слоя (рис. 11). При подаче напряжения сток-исток UСИ избыточные электроны в эпитак-сиальной области, которые до этого были распределены почти равномерно (см. рис. 6), движутся к положительно смещенному стоку, оставляя после себя область с низкой концентрацией носителей заряда. Дырки, инжектируемые р-затвором, также концентрируются вблизи п-области истока. Вследствие этого ниже р-слоя затвора образуется слаболегированная область с высоким сопротивлением (вставка I на рис. 11). Чем больше толщина эпитаксиального слоя, тем шире становится и эта слаболегированная область, что приводит к росту внутреннего сопротивления открытого транзистора.
Зависимость коэффициента усиления по току от толщины эпитаксиального слоя имеет вид:
Толщина эпитаксиального слоя, мкм 31 38 45
Коэффициент усиления по току 31 26 23
К числу параметров, оказывающих влияние на внутреннее сопротивление, также относятся параметры подложки. В данной конструкции подложка является последовательно включенным сопротивлением, которое оказывает влияние на всех участках выходной характеристики (рис. 12). При концентрации примеси в подложке ниже 1017 см-3 влияние подложки на характеристики становится определяющим. Это нужно учитывать при выборе подложки.
О 1 2 Ucu, в
1 - idvd_lg 150m_Hepi38u; 2 - idvd_lg150m_Hepi45u; 3 - idvd_lg150m_Hepi31u; 4 - idvd_lg400m_Hepi38u; 5 - idvd_lg400m_Hepi45u; 6 - idvd_lg400m_Hepi31u; 7 - idvd_lg800m_Hepi38u; 8 - idvd_lg800m_Hepi45u; 9 - idvd_lg800m_Hepi31u
Рис. 11. Влияние толщины эпитаксиального n-слоя на выходные характеристики транзистора КП926. Вставка I - распределение электронов в каналах моделируемых структур при протекании максимального
тока (при Uc = 2 В); вставка II - распределение дырок в каналах моделируемых структур Fig. 11. The impact of the thickness of the epitaxial n-layer on the output characteristics of the KP926 transistor. Box I - distribution of electrons in the channels of the simulated structures when the maximum current flows at UC = 2 V; box II - distribution of holes in the channels of the simulated structures
1 - idvd_lg 150m_Nsub5e 16; 2 - idvd_lg150m_Nsub5e17; 3 - idvd_lg150m_Nsub5e18; 4 - idvd_lg400m_Nsub5e16; 5 - idvd_lg400m_Nsub5e17; 6 - idvd_lg400m_Nsub5e18; 7 - idvd_lg800m_Nsub5e16; 8 - idvd_lg800m_Nsub5e17; 9 - idvd_lg800m_Nsub5e18
Рис. 12. Влияние концентрации примеси в подложке на выходные характеристики транзистора КП926 Fig. 12. The impact of the impurity concentration in the substrate on the output characteristics of the KP926 transistor
Заключение. Моделирование структуры транзистора КП926 с использованием системы приборно-технологического моделирования Sentaurus TCAD позволяет лучше понять влияние конструктивных и электрофизических параметров структуры на основные электрические параметры прибора и сделать следующие выводы:
- оптимальная глубина залегания истока должна быть в пределах 1,0-1,1 мкм;
- концентрацию примесей в истоке и затворе желательно повысить до 1020 см-3;
- толщина эпитаксиального слоя (базы) должна быть как можно меньше для заданного рабочего напряжения;
17 -3
- концентрация примеси в подложке должна быть не менее 10 см , а ее толщина -как можно меньше (современные технологии позволяют делать толщину пластины менее 100 мкм).
Применение данных предложений позволит более чем в два раза увеличить коэффициент усиления по току и во столько же раз снизить сопротивление канала. Соответственно, повысятся быстродействие прибора и эффективность его работы (уменьшатся мощность управления, статические и динамические потери).
Литература
1. Бономорский О. И., Кюрегян А. С., Горбатюк А. В., Иванов Б. В. Сравнительный анализ статических характеристик биполярных транзисторов с изолированным затвором и тиристоров с полевым управлением // Электротехника. 2015. № 2. С. 51a-56. EDN: TGTMIZ.
2. Кюрегян А. С., Горбатюк А. В., Иванов Б. В. Сравнение средних по времени потерь мощности в биполярных транзисторах с изолированным затвором и комбинированных СИТ-МОП-транзисторах // Электротехника. 2017. № 2. С. 52-56. EDN: XSDLUT.
3. Improvement on the dynamical performance of a power bipolar static induction transistor with a buried gate structure / Y. Wang, J. Feng, C. Liu et al. // J. Semicond. 2011. Vol. 32. No. 11. Art. No. 114005. https://doi.org/10.1088/1674-4926/32/11/114005
4. Improvements on voltage-resistant performance of bipolar static induction transistor (BSIT) with buried gate structure / Y. Wang, J. Feng, C. Liu et al. // Sci. China Inf. Sci. 2012. Vol. 55. Iss. 4. P. 962-970. https://doi.org/10.1007/s11432-011-4523-1
5. Казалиева Э., Шахмаева А. Р. Обеспечение надежности работы биполярного со статической индукцией (БСИТ) транзистора // Техника и технология современных производств: сб. ст. III Всерос. науч.-практ. конф. (Пенза, 25-26 апр. 2022) / под науч. ред. В. А. Скрябина, А. Е. Зверовщикова. Пенза: ПГАУ, 2022. С. 41-45. EDN: KDYUFQ.
6. Yamaguchi K., Toyabe Т., Kodera H. Two-dimensional analysis of vertical junction gate FET's // Jpn. J. Appl. Phys. 1976. Vol. 15. No. S1. P. 163-170. https://doi.org/10.7567/JJAPS.15S1.163
7. Yamaguchi K., Kodera H. Optimum design of triode-like JFET's by two-dimensional computer simulation // IEEE Transactions on Electron Devices. 1977. Ш. 24. Iss. 8. P. 1061-1069. https://doi.org/10.1109/T-ED.1977.18877
8. Горбатюк А. В., Грехов И. В. Теория блокирующего состояния тиристора с электростатическим управлением (ТЭУ) // ФТП. 1981. T. 15. № 7. С. 1353-1358.
9. Бичурин М. И., Букашев Ф. И., Петров В. М. SPICE-модели биполярных транзисторов со статической индукцией // Современные наукоемкие технологии. 2005. № 3. С. 50-51. EDN: JJYNVN.
10. Дудар Н. Л. Моделирование кремниевого транзистора со статической индукцией // Доклады БГУИР. 2005. № 2 (10). С. 79-85.
11. Лагунович Н. Л., Борздов В. М., Турцевич А. С. Усовершенствование технологического маршрута изготовления и приборно-технологическое моделирование биполярного транзистора со статической индукцией // Доклады БГУИР. 2017. № 3 (105). С. 70-77. EDN: ZDINHN.
12. Шахмаева А. Р., Захарова П. Р. Применение САПР SYNOPSYS для моделирования БСИТ-транзистора // Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов: тр. VIII Междунар. конф. (Алматы, 9-10 июня 2011). Курск: Юго-Западный гос. ун-т, 2011. С. 823-828.
13. Шахмаева А. Р., Шангереева Б. А., Захарова П. Р. Разработка конструктивно-технологических решений создания БСИТ-транзисторов с применением средств приборно-технологического моделирова-
ния // Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. (North Charleston, 4-5 авг. 2014). North Charleston: CreateSpace Independent Publ., 2014. С. 172-174. EDN: TDJNDR.
14. Максименко Ю., Грабежова В. Приборы со статической индукцией // Современная электроника. 2023. № 3. С. 16-24.
15. Максименко Ю. Н. Транзистор со статической индукцией КП926 с повышенным быстродействием // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. 2022. № 3 (266). С. 51-54. https://doi.org/10.36845/2073-8250-2022-266-3-51-54. - EDN: CASSYE.
16. Максименко Ю. Н., Грабежова В. К. Можно ли сделать идеальный полупроводниковый ключ? // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. 2023. № 1 (268). С. 45-53. https://doi.org/ 10.36845/2073-8250-2023-268-1-45-53. - EDN: HKOHQW.
17. Максименко Ю. Н., Грабежова В. К. Новая технологическая схема формирования структуры кристалла транзистора со статической индукцией КП926 // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. 2023. № 2 (269). С. 54-60. https://doi.org/10.36845/2073-8250-2023-269-2-54-60. -EDN: MMTJES.
18. Al-Sa'DiM., Fregonese S., Maneux C., Zimmer Th. TCAD modeling of NPN-Si-BJT electrical performance improvement through SiGe extrinsic stress layer // Mater. Sci. Semicond. Process. 2010. Vol. 13. Iss. 5-6. P. 344-348. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2011.03.002
Статья поступила в редакцию 23.01.2024 г.; одобрена после рецензирования 07.02.2024 г.;
принята к публикации 14.06.2024 г.
Информация об авторах
Максименко Юрий Николаевич - кандидат технических наук, ведущий инженер ООО «Дизайн-центр биомикроэлектронных технологий "Вега"» (Россия, 630082, г. Новосибирск, ул. Дачная, 60А), violamaksimenko@yandex.ru
Петросянц Константин Орестович - доктор технических наук, профессор департамента электронной инженерии Московского института электроники и математики им. А. Н. Тихонова Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (Россия, 123458, г. Москва, Таллиннская ул., 34), главный научный сотрудник Института проблем проектирования в микроэлектронике Российской академии наук (Россия, 124365, г. Москва, г. Зеленоград, ул. Советская, 3), kpetrosyants@hse.ru
Силкин Денис Сергеевич - кандидат технических наук, доцент, профессор департамента электронной инженерии Московского института электроники и математики им. А. Н. Тихонова Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (Россия, 123458, г. Москва, Таллиннская ул., 34), dsilkin@hse.ru
Грабежова Виктория Константиновна - генеральный директор ООО «Дизайн-центр биомикроэлектронных технологий "Вега"» (Россия, 630082, г. Новосибирск, ул. Дачная, 60А), Vikavega10@yandex.ru
References
1. Bonomorskii O. I., Kyuregyan A. S., Gorbatyuk A. V., Ivanov B. V. Comparative analysis of static characteristics of insulated gate bipolar transistors and thyristors with static induction. Russ. Electr. Engin., 2015, vol. 86, iss. 2, pp. 93-97. https://doi.org/10.3103/S1068371215020042
2. Kyuregyan A. S., Gorbatyuk A. V., Ivanov B. V. A comparison of time-average power losses in insulated-gate bipolar transistors and hybrid SIT-MOS-transistors. Russ. Electr. Engin., 2017, vol. 88, iss. 2, pp. 77-80. https://doi.org/10.3103/S1068371217020043
3. Wang Y., Feng J., Liu C., Wang Z., Zhang C., Chang P. Improvement on the dynamical performance of a power bipolar static induction transistor with a buried gate structure. J. Semicond., 2011, vol. 32, no. 11, art. no. 114005. https://doi.org/10.1088/1674-4926/32/11/114005
4. Wang Y., Feng J., Liu C., Wang Z.-T., Wang Z.-X., Zhang C. Improvements on voltage-resistant performance of bipolar static induction transistor (BSIT) with buried gate structure. Sci. China Inf. Sci., 2012, vol. 55, iss. 4, pp. 962-970. https://doi.org/10.1007/s11432-011-4523-1
5. Kazalieva E., Shakhmayeva A. R. Ensuring the reliability of the bipolar with static induction (SIT) transistor. Tekhnika i tekhnologiya sovremennykh proizvodstv, collected papers of the 3rd Russia-Wide res.-to-pract. conf. (Penza, Apr. 25-26, 2022), acad. eds V. A. Skryabin, A. E. Zverovshchikov. Penza, Penza State Agrarian Univ., 2022, pp. 41-45. (In Russian). EDN: KDYUFQ.
6. Yamaguchi K., Toyabe T., Kodera H. Two-dimensional analysis of vertical junction gate FET's. Jpn. J. Appl. Phys., 1976, vol. 15, no. S1, pp. 163-170. https://doi.org/10.7567/JJAPS.15S1.163
7. Yamaguchi K., Kodera H. Optimum design of triode-like JFET's by two-dimensional computer simulation. IEEE Transactions on Electron Devices, 1977, vol. 24, iss. 8, pp. 1061-1069. https://doi.org/10.1109/T-ED.1977.18877
8. Gorbatyuk A. V., Grekhov I. V. Theory of the blocking state of a thyristor with electrostatic control (TEC). Fizika i tekhnikapoluprovodnikov = Sov. Phys. Semicond., 1981, vol. 15, no. 7, pp. 1353-1358. (In Russian).
9. Bichurin M. I., Bukashev F. I., Petrov V. M. SPICE models of bipolar transistors with static induction.
Sovremennyye naukoyemkiye tekhnologii = Modern High Technologies, 2005, no. 3, pp. 50-51. (In Russian). EDN: JJYNVN.
10. Dudar N. L. Simulation of a Si based static induction transistor. Doklady BGUIR, 2005, no. 2 (10), pp. 79-85. (In Russian).
11. Lagunovich N. L., Borzdov V. M., Turtsevich A. S. The improvement of process flow making bipolar static induction transistor and its device-process simulation. Doklady BGUIR, 2017, no. 3 (105), pp. 70-77. (In Russian). EDN: ZDINHN.
12. Shakhmayeva A. R., Zakharova P. R. Application of a TCAD SYNOPSYS for simulation of the BSIT transistor. Perspektivnyye tekhnologii, oborudovaniye i analiticheskiye sistemy dlya materialovedeniya i nanomaterialov, works of the 8th International conf. (Almaty, June 9-10, 2011). Kursk, Southwest State Univ., 2011, pp. 823-828. (In Russian).
13. Shakhmayeva A. R., Shangereyeva B. A., Zakharova P. R. Development of constructive technology solutions of creation of BSIT transistors using means of instrumental and technological simulation. Aktual'nyye napravleniya fundamental'nykh i prikladnykh issledovaniy, proceeding of 4th International res.-to-pract. conf. (North Charleston, Aug. 4-5, 2014). North Charleston, CreateSpace Independent Publ., 2014, pp. 172-174. (In Russian). EDN: TDJNDR.
14. Maksimenko Yu., Grabezhova V. Devices with static induction. Sovremennaya elektronika, 2023, no. 3, pp. 16-24. (In Russian).
15. Maksimenko Yu. N. Static induction transistor KP926 with increased speed. Elektronnaya tekhnika. Ser. 2. Poluprovodnikovye pribory = Electronic Technology. Series 2. Semiconductor Devices, 2022, no. 3 (266), pp. 51-54. (In Russian). https://doi.org/10.36845/2073-8250-2022-266-3-51-54. - EDN: CASSYE.
16. Maksimenko Yu. N., Grabezhova V. K. Is it possible to make perfect switch? Elektronnaya tekhnika. Ser. 2. Poluprovodnikovye pribory = Electronic Technology. Series 2. Semiconductor Devices, 2023, no. 1 (268), pp. 45-53. (In Russian). https://doi.org/10.36845/2073-8250-2023-268-1-45-53. - EDN: HKOHQW.
17. Maksimenko Yu. N., Grabezhova V. K. A new technological scheme for the formation of the crystal structure of a transistor with static induction KP926. Elektronnaya tekhnika. Ser. 2. Poluprovodnikovye pribory = Electronic Technology. Series 2. Semiconductor Devices, 2023, no. 2 (269), pp. 54-60. (In Russian). https://doi.org/10.36845/2073-8250-2023-269-2-54-60. - EDN: MMTJES.
18. Al-Sa'Di M., Fregonese S., Maneux C., Zimmer Th. TCAD modeling of NPN-Si-BJT electrical performance improvement through SiGe extrinsic stress layer. Mater. Sci. Semicond. Process., 2010, vol. 13, iss. 5-6, pp. 344-348. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2011.03.002
The article was submitted 23.01.2024; approved after reviewing 07.02.2024;
accepted for publication 14.06.2024.
Information about the authors
Yu^ N. Maksimenko - Cand. Sci. (Eng.), Senior Engineer, Vega Biomicroelectronic Technology Design Center LLC (Russia, 630082, Novosibirsk, Dachnaya st., 60A), violamaksimenko@yandex.ru
Konstantin O. Petrosyants - Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Electronic Engineering Department, Moscow Institute of Electronics and Mathematics, National Research University "Higher School of Economics" (Russia, 123458, Moscow, Tallinnskaya st., 34), Chief Researcher, Institute of Design Problems in Microelectronics of the Russian Academy of Sciences (Russia, 124365, Moscow, Sovetskaya st., 3) kpetrosynts@hse.ru
Denis S. Silkin - Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Prof. of the Electronic Engineering Department, Moscow Institute of Electronics and Mathematics, National Research University "Higher School of Economics" (Russia, 123458, Moscow, Tallinnskaya st., 34), dsilkin@hse.ru
Victoria K. Grabezhova - General Manager, Vega Biomicroelectronic Technology Design Center LLC (Russia, 630082, Novosibirsk, Dachnaya st., 60A), Vikavega10@yandex.ru
✓-N
Вниманию читателей журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»
Подписку на печатную версию журнала можно оформить:
• по каталогу «Периодические издания. Газеты и журналы» ООО «Урал-Пресс Округ» (подписной индекс 47570): https://www.ural-press.ru/catalog
• по объединенному каталогу «Пресса России» ООО «Агентство «Книга-Сервис» (подписной индекс 38934): https://www.akc.ru
• через Агентство «ПРЕССИНФОРМ»: http://presskiosk.ru/catalog
• ООО «Руспресса»: http://abcpress.ru/
• ООО «ГЛОБАЛПРЕСС»: globalpress.ms@mail.ru
• подписное агентство «Криэйтив Сервис Бэнд»: https://periodicals.ru/
• редакцию - с любого номера и до конца года: http://ivuz-e.ru ---
