半导体技术第1期摘要精.docx

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半导体技术第1期摘要精

“半导体技术”2009年第1期摘要”

趋势与展望

P1-AlGaN/GaNHFET的2DEG和电流崩塌研究（I）

P6-高k栅介质的可靠性问题

技术专栏（电路设计技术）

P10-用于RFID标签的自适应低压电流模ASK解调器

P14-一种用于DC-DC转换器的精密振荡器设计

P17-毫米波单刀双掷开关设计与制作

P21-基于嵌入式微处理器的无线传输系统的设计

P24-S698系列处理器中指令流水的设计与实验

P27-SDH/SONET支路时钟抖动衰减数字锁相设计

P31-GaAsHBT功率放大器在5GHz无线局域网的应用

P34-具有传输零点的片式LTCC滤波器的设计与实现

P37-双音频率合成器的设计与实现

P41-高速BiCMOS运算跨导放大器的设计

P45-深亚微米ASIC设计中的静态时序分析

P49-基于伪随机信号的模拟电路软故障定位方法

器件制造与应用

P54-有Al激光器和无Al激光器的工作寿命对比研究

P58-高频4H-SiC双极晶体管的研制

P62-大功率半导体激光器发散角测量技术研究

P65-部分耗尽SOINMOSFET总剂量辐照的最坏偏置

P69-SEU/SET加固D触发器的设计与分析

工艺技术与材料

P73-RHEED在计算AL2O3晶面间距中的应用

P76-迁移率谱中“映像峰”问题的研究

封装、测试与设备

P79-基于Arrhenius模块快速评价功率VDMOS可靠性

P83-用变温法测量RTD串联电阻

P88-高温氧化扩散炉温控系统设计

P92-基于参数退化法评价功率肖特基二极管寿命

趋势与展望

P1-AlGaN/GaNHFET的2DEG和电流崩塌研究（I）

李效白

（专用集成电路国家重点实验室，石家庄050051）

摘要：

从不同的视角回顾和研究了AlGaN／GaNHFET的二维电子气（2DEG）和电流崩塌问题。

阐述了非掺杂的AlGaN／GaN异质结界面存在2DEG的原动力是极化效应，电子来源是AlGaN上的施主表面态。

2DEG浓度与AlGaN／GaN界面导带不连续性、AlGaN层厚和Al组分有密切关系。

揭示了AlGaN／GaNHFET的2DEG电荷涨落受控于表面、界面和缓冲层中的各种缺陷及外加应力，表面空穴陷阱形成的虚栅对输入信号有旁路和延迟作用，它们导致高频及微波状态下的电流崩塌。

指出由于构成电流崩塌因素的复杂性，各种不同的抑制电流崩塌方法都存在不足，因此实现该器件大功率密度和高可靠性还有很长的路要走。

关键词：

铝镓氮／氮化镓；异质结场效应管；二维电子气；自发极化；压电极化；电流崩塌；陷阱效应

P6-高k栅介质的可靠性问题

王楠，汪辉

（上海交通大学微电子学院，上海200240）

摘要：

随着集成电路特征尺寸的不断缩短，利用先进的高k/金属栅堆叠来取代传统的SiO2/多晶硅栅结构成为微电子技术发展的必然,确保这些新的栅极堆叠类型具有足够的可靠性是非常重要的。

综述了高k栅介质可靠性的研究现状,阐明了瞬态充电效应导致的阈值电压不可靠问题，对偏压温度不稳定现象（BTI）和高k击穿特性进行了探讨。

关键词：

高介电常数；电荷捕获；金属栅；偏压温度不稳定性

技术专栏（电路设计技术）

P10-用于RFID标签的自适应低压电流模ASK解调器

刘伟，李永明，张春，王志华

（清华大学微电子学研究所，清华信息科学与技术国家实验室，北京100084）

摘要：

针对RFID标签低压工作的要求，设计了一种自适应电流模ASK解调器。

通过把电压信号转换为电流信号、采用两级电流峰值保持技术以及泄漏电路等技术提高了解调器的动态检测性能。

解调器的工作电源电压为0.6～1.8Ｖ,能对输入载波幅度为250ｍV～1.1V,调制深度为20％～100％的信号进行正确解调。

电源电压为1.8Ｖ时，解调器的动态检测范围从80nA到3.96μA.电路采用0.18μmCMOS工艺设计并实现。

关键词：

RFID；电流模解调器；电流峰值保持；低压

P14-一种用于DC-DC转换器的精密振荡器设计

刘智，魏海龙，袁雅玲，刘佑宝

（西安微电子技术研究所，西安710054）

摘要：

提出了一种用于DC-DC转换器的高频、精密张驰振荡器的设计方法。

基于V-1转换器原理，设计了精密电流产生电路；基于基极电流补偿技术，设计了一种结构新颖的比较器门限电压产生电路，从而有效地提高了振荡器频率稳定性和精度。

通过外接可调电阻，振荡器可调工作频率为100kHz～3MHz，并能同时提供占空比85％的方波信号和用于斜率补偿的锯齿波信号，还具有与外接时钟信号同步振荡的功能。

流片测试结果表明该振荡器满足设计指标。

关键词：

振荡器；张驰振荡器；DC-DC转换器；锯齿波信

P17-毫米波单刀双掷开关设计与制作

李富强，方园，高学邦，吴洪江，刘文杰

（中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄050051）

摘要：

以0.25μmGaAsPHEMT为基础，介绍了微波单片集成电路开关模型的设计、测试及建模过程，并以此平台开展了单刀双掷开关芯片的设计与研制。

讨论了PHEMT开关建模的重要性，解决了建模中的关键问题，包括开关的设计、测试系统的校准、模型参数的提取，建立了毫米波范围内高精度的等效电路模型。

单刀双掷开关的设计采用了并联式反射型电路拓扑，开关的测试采用了微波探针在片测试系统，在18～30GHz获得了优异的电性能，插入损耗IL≤1.5dB，输入/输出驻波比VSWR≤1.5∶１，关断状态下的隔离度ISO≥30dB，芯片尺寸为1.2mm×1.8mm×0.1mm。

关键词：

毫米波；单刀双掷开关；砷化镓；赝配高电子迁移率晶体管

P21-基于嵌入式微处理器的无线传输系统的设计

龙光利

（陕西理工学院电信工程系，陕西汉中723003）

摘要：

利用嵌入式微处理器S3C2410X，设计了一个包括主机和从机两个主要部分的串行数据无线传输系统。

系统软件开发采用武汉创维特信息技术有限公司的ADTIDE集成开发环境，软件设计核心是PTR8000的编程配置和嵌入式微处理器S3C2410X串行口控制器的编程配置。

连接计算机串口到嵌入式处理器S3C2410X的UART0，运行超级终端，设置串口，然后打开串口，下载程序并运行，从机超级终端中输入的数据回显到主机超级终端上，表明实验结果正确。

关键词：

嵌入式系统；串行数据；串口；无线模块

P24-S698系列处理器中指令流水的设计与实验

蒋晓华，梁宝玉，王祝金，颜军

（珠海欧比特控制工程股份有限公司，广东珠海519080）

摘要：

介绍了指令流水的概念和基本原理，并指出应用流水线主要作用是提高吞吐量，以及其优点和缺点。

分析了S698系列单核处理器的5级流水线结构，其划分为取指、译码、执行、存储和回写，并给出了相应的设计方案和仿真结果。

目前该处理器已实现了量产，实际硬件的测试结果证实了指令流水确实能提高处理器的吞吐量。

关键词：

指令流水；流水线；吞吐量；S698；SPARC.

P27-SDH/SONET支路时钟抖动衰减数字锁相设计

叶波１，罗敏２，王紫石３

（１上海士博微电子股份有限公司，上海201204；

２朗讯科技光网络有限公司，上海200233；

３复旦大学信息学院，上海200433）

摘要：

提出了一种新的光纤通信网络中SDH/SONET支路时钟抖动衰减设计方法。

采用全数字锁相环技术和可编程的方法，根据不同类型的PDH信号，配置相应的增益和衰减因子，使得时钟的抖动衰减收敛速度可调节，能快速的达到国际电信联盟ITU-T标准规定的抖动范围。

对于E3信号，滤波组合为100Hz～800kHz时，最大峰峰抖动为0.05UI，滤波组合为10～800kHz时，最大峰峰抖动小于10－３UI。

该方法电路实现结构简单，可广泛应用于光纤通信领域。

关键词：

数字抖动；衰减；数字锁相

P31-GaAsHBT功率放大器在5GHz无线局域网的应用

刘磊，南敬昌

（辽宁工程技术大学电子与信息工程学院，辽宁葫芦岛125105）

摘要：

采用2μmGaAsHBT技术实现了单片集成线性功率放大器（PA）在5GHz无线局域网中的应用。

在单端三级功率放大器中应用片上电感和键合线电感对输入，级间网络进行匹配设计，输出匹配网络在PCB上实现。

在单独供电3.3V的情况下，功率放大器的仿真结果是线性输出功率24dB（1dB压缩点），小信号增益35dB，1dB压缩点处功率附加效率（PAE）39％；GaAsHBTMMIC功率放大器测试呈现线性输出功率20.5dB（1dB压缩点），小信号增益27dB，1dB压缩点处功率附加效率（PAE）36％；芯片尺寸仅480μｍ×450μｍ。

关键词：

砷化镓异质结双极晶体管；无线局域网；功率放大器；匹配网络

P34-具有传输零点的片式LTCC滤波器的设计与实现

吴思汉１，吴国安２，徐勤芬２

（１.国防科技信息中心，北京100142；２.华中科技大学，武汉430074）

摘要：

带通滤波器是无线通信中重要的元器件之一，其小型化具有重要意义。

研究设计了一种改进型的梳状线LTCC滤波器。

在一般抽头式梳状线滤波器设计的基础上，通过增加输入输出级之间的交叉耦合，引入了传输零点，并结合电路仿真以及三维电磁场仿真，辅之DOE（designofexperiment）的设计方法，设计出了一种高抑制、低插损的滤波器，实际测试结果与仿真结果吻合较好。

由于采用了LTCC多层结构，该滤波器体积非常小，是标准的片式元器件封装，具有较强的实用性。

关键词：

低温共烧陶瓷；实验设计；滤波器；传输零点；片式

P37-双音频率合成器的设计与实现

冯华，唐宗熙，张彪

（电子科技大学电子工程学院，成都610054）

摘要：

研究了一种输出双音信号、低相位噪声、低杂散的频率合成方法。

该方法首先利用锁相环路分别产生两路信号，并通过优化设计环路滤波器改善输出信号相位噪声，进而利用设计的Wilkinson功率合成器将两路信号进行功率合成，并通过衰减和放大来控制双音信号功率。

基于本方法研制实现的输出双音频率为2015和2020MHz的频率合成器，输出功率范围-12～18dBm，且连续可调，输出信号相位噪声优于-93dBc／Hz＠1kHz，在输出功率4dBm以下时，双音互调成分低于-50dBc，可用于各种测试系统频率源，尤其便于对非线性系统的测试。

关键词：

ADF4360-2；低相位噪声;锁相环;功率控制;双音频率合成

P41-高速BiCMOS运算跨导放大器的设计

车红瑞１，王海柱１，杨建红１，金璐２

（１.兰州大学微电子研究所，兰州730000；２.辽宁大学，沈阳110036）

摘要：

基于全差分结构提出一种高速BiCMOS运算跨导放大器，该放大器采用两级放大结构实现，可用于8位250Msps流水线结构模数转换器的采样/保持电路中。

电路使用0.35μｍBiCMOS工艺实现，由3.3V单电源供电，经优化设计后，实现了2.1GHz的单位增益带宽，直流开环增益61dB，相位裕度50°，功耗16ｍＷ，输出摆幅达到2Ｖ；在2pF的负载电容下，建立时间小于0.6nd，转换速率1200Ｖ／μs。

该放大器完全符合设计要求的性能指标。

关键词：

双极互补金属氧化物半导体；模拟电路；跨导运算放大器；流水

P45-深亚微米ASIC设计中的静态时序分析

廖军和，叶兵

（合肥工业大学微电子学，合肥230009）

摘要：

随着集成电路的飞速发展，芯片能否进行全面成功的静态时序分析已成为其保证是否能正常工作的关键。

描述了静态时序分析的原理，并以准同步数字系列（PDH）传输系统中16路E1EoPDH（ethernetoverPDH）转换器芯片为例，详细介绍了针对时钟定义、端口约束等关键问题的时序约束策略。

结果表明，静态时序分析对该芯片的时序收敛进行了很好的验证。

关键词：

ASIC设计；时序约束；时序路径；静态时序分析

P49-基于伪随机信号的模拟电路软故障定位方法

李纪敏１，尚朝轩１，孟宪国１，傅勇鹏２

（１.军械工程学院光学与电子工程系，石家庄050053；２.73101部队装备部，江苏221008）

摘要：

针对模拟电路软故障的测试难题，提出了定位模拟电路软故障的伪随机激励测试法。

伪随机激励信号是一种包含多个频率成分的连续周期信号，由m序列生成。

利用该信号激励模拟电路，通过计算输出响应序列的功率谱密度，不仅可以实现模拟电路软故障的数字化特征提取，而且还可以完成对模拟电路软故障的定位。

以状态变量滤波器电路为例，分别利用交流激励信号和伪随机信号进行诊断，通过对比实验，验证了伪随机信号对定位模拟电路软故障的有效性，为实现模拟电路故障诊断的高覆盖率和诊断自动化提供了一种新途径。

关键词：

模拟电路；伪随机信号；m序列；功率

器件制造与应用

P54-有Al激光器和无Al激光器的工作寿命对比研究

李雅静１，２，安振峰２，陈国鹰１，王晓燕２，杜伟华１，２

（１.河北工业大学信息工程学院，天津300130；

２.中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄050051）

摘要：

为了证明无Al激光器在可靠性方面优于有Al激光器,对InGaAsP／GaAs无Al和AlGaInAs／AlGaAs／GaAs有Al的808nm大功率半导体激光器进行了常温下电流步进加速老化寿命试验，介绍了半导体激光器寿命试验的理论依据，给出寿命试验的数学模型，据此得到了器件在常温电流步进条件下的寿命，利用最小二乘法拟和得到加速老化的加速方程，从而推算出激光器的特征寿命，分析了有Al激光器和无Al激光器寿命对比结果，提出了材料中含Al对器件可靠性的一些不良影响，无Al激光器可靠性明显优于有Al激光器。

关键词：

有铝激光器；无铝激光器；电流步进；加速老化；寿命

P58-高频4H-SiC双极晶体管的研制

田爱华，崔占东，赵彤，刘英坤

（河北半导体研究所，石家庄050051）

摘要：

研制出国内第一个高频4H-SiC双极晶体管。

该器件采用了双台面结构和叉指结构，室温下的最大直流电流增益（β）为3.25，集电结击穿电压BVCBO达200Ｖ。

器件的β随温度的升高而降低，具有负的温度系数，这种特性使该器件容易并联，避免出现热失控现象。

器件的高频特性由矢量网络分析仪测量得到，截止频率fT为360MHz、最高振荡频率fmax为160MHz。

关键词：

4H-碳化硅；双极晶体管；电流增益；截止频率

P62-大功率半导体激光器发散角测量技术研究

王玉田１，张锐１，２，沈晓华２，张贵军２

（１.燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室，河北秦皇岛066004；

２.中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄050051）

摘要：

研究利用一种步进电机和光电转换装置组成的测试系统测量大功率半导体激光器发散角的方法。

根据使用要求选择合适的探测元件，设计了测试系统。

以波长950nm，阈值电流200mA，功率为900mW的大功率半导体激光器为实验对象，结果显示，发散角测试精度可达到0.1°。

在860～1064nm波长范围内多次实验，验证了该方法具有的实用精度要求。

分析了发散角测量的影响因素。

关键词：

发散角测量；大功率半导体激光器；探测器；误差

P65-部分耗尽SOINMOSFET总剂量辐照的最坏偏置

卜建辉，刘梦新，胡爱斌，韩郑生

（中国科学院微电子研究所，北京100029）

摘要：

通过模拟对ON、OFF、TG三种偏置下PDSOINMOSFET的总剂量辐照效应进行了研究。

模拟发现正沟道的最坏偏置是ON偏置，背沟道的最坏偏置与总剂量有关。

当总剂量大时，背沟道的最坏偏置是OFF偏置；当总剂量小时则是TG偏置。

而NMOSFET的最坏偏置则取决于起主要作用的是正栅还是背栅。

由于辐照产生电子空穴对的过程与电场分布强相关，通过分析不同偏置下电场分布的差异确定最坏偏置的内在机制。

关键词：

绝缘体上硅；总剂量效应；最坏偏置；部分耗尽；辐照

P69-SEU/SET加固D触发器的设计与分析

黄晔，程秀兰

（上海交通大学微电子学院，上海200240）

摘要：

针对D触发器的抗单粒子辐射效应加固，提出了一种新型的保护门触发器（GGFF）设计，使用两个保护门锁存器串接成主从触发器。

通过Spice仿真验证了GGFF抗SEU／SET的能力，通过比较和分析，证明GGFF对于具有同样抗SEU／SET能力的时间采样触发器（TSFF），在电路面积和速度上占据明显优势。

关键词：

单粒子效应；D触发器；保护门

工艺技术与材料

P73-RHEED在计算AL2O3晶面间距中的应用

王兆阳１，胡礼中２

（１.沈阳航空工业学院理学院，沈阳110136

２.大连理工大学物理与光电工程学院，辽宁大连116024）

摘要：

反射式高能电子衍射仪（RHEED）是一种表面分析工具，以往都是用来对晶体进行定性观察，以研究晶体的结晶状况，很少用来进行晶体结构的定量计算。

在分析RHEED的工作原理的基础上，研究了Al2O3衍射条纹宽度、电子束入射方向和晶面方向之间的关系，并尝试利用RHEED来分析和计算Al2O3（0001）面上两个重要方向上的晶面间距，得到了理想的结果。

由于RHEED是一种原位监测仪器，所以可对薄膜的生长进行实时原位监测。

在测晶面间距等常数时，与对样品要求极高的透射电子显微镜相比，RHEED更方便。

关键词：

反射式高能电子衍射仪；晶面间距；氧化

P76-迁移率谱中“映像峰”问题的研究

贾月辉１，２，武一宾２，杨瑞霞１，白晨皓１，２

（１.河北工业大学，天津300130；２.中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄050051）

摘要：

在迁移率谱分析技术中，除了真实反映材料中载流子信息的峰之外，有时还会出现一些没有物理意义的多余峰，即所谓的“映像峰”。

这会给实验结果的分析造成一定的假象，甚至会导致错误的结论。

分析了迁移率谱技术中“映像峰”出现的原因，利用LEI1610迁移率分析系统研究得出载流子的迁移率随着外加磁场的变化而变化是造成“映像峰”的根本原因，并通过合理的选择测试磁场消除了“映像峰”，使测试结果更加真实可靠。

关键词：

迁移率谱；映像峰；可翻转磁场

封装、测试与设备

P79-基于Arrhenius模块快速评价功率VDMOS可靠性

白云霞，郭春生，冯士维，孟海杰，吕长志，李志国

（北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100124）

摘要：

基于Arrhenius模型，对功率器件垂直导电双扩散（VDMOS）场效应晶体管的可靠性进行了评价，并对其主要失效机理进行了分析。

通过样管在不同结温下的恒定温度应力加速寿命实验，利用Arrhenius方程和最好线性无偏差估计法（BLUE）对结果进行数据处理，得到其失效激活能E=0.54eV，在偏置VDS=7.5V，IDS=0.8A，推导出功率VDMOS在室温下工作的寿命特征值为3.67×106ｈ。

失效分析发现，栅极累积失效是影响功率VDMOS漏源电流IDS退化的主要失效机理。

关键词：

垂直双扩散场金属氧化物半导体；失效激活能；失效机理；Arrhenius模型；最好线性无偏差估计法.

P83-用变温法测量RTD串联电阻

宋瑞良，毛陆虹，郭维廉，谢生，齐海涛，张世林，梁惠来

（天津大学电信学院，天津300072）

摘要：

用变温法测量了GaAs基共振隧穿二极管（RTD）器件的串联电阻参数。

与网络分析仪法不同，变温法是通过测量RTD器件在不同温度下的I-V特性曲线，用数学方法求解曲线特定区域的相关参数得到串联电阻值。

为了便于对比，设计并研制了两种发射极面积的RTD器件，经测量发现，发射极面积对于RTD的串联电阻有较大影响。

对其产生原因进行了详细的分析，为RTD在高频电路中的应用奠定了基础。

关键词：

共振隧穿二极管；串联电阻；变温法

P88-高温氧化扩散炉温控系统设计

杨一博，尹文生，王春洪，朱煜，张明超

（清华大学精密仪器与机械学系，北京，100084）

摘要：

针对半导体行业高温氧化扩散炉设备设计、实现了一套炉温控制软硬件系统。

硬件系统由多路开关、温度变送器、工控机、信号输入输出板卡组成。

在此硬件基础上根据工艺要求设计控温软件的结构与算法，改进了PID参数整定算法，引入了轨迹规划算法，完成了多段炉体的控温、斜变升温、PID参数整定和自动温区分布。

实验表明，在此系统控制下，炉体能够达到高温氧化扩散工艺的需求，并且系统的扩展性、稳定性、精确性等方面得到了提高。

此温度控制系统已经应用于工业用高温氧化扩散炉设备。

关键词：

扩散炉；温度控制；PID自整定；轨迹规划

P92-基于参数退化法评价功率肖特基二极管寿命

段毅，马卫东，吕长志，李志国

（北京工业大学电子信息与控制工程学院微电子可靠性研究室，北京100124）

摘要：

对功率肖特基二极管（SBD）施加恒定电应力、序进温度应力进行退化实验，考察了反向漏电流IR、理想因子n、势垒高度ΦB以及串联电阻RS等参数的退化情况。

可以看出，在退化的过程中，SBD的IR增加较快，n逐渐减小，ΦB逐渐增大，而RS则缓慢增加。

综合考察这些退化曲线，采用退化最为明显的IR作为失效判据。

基于IR参数退化曲线，使用恒定电应力温度斜坡法（CETRM）模型，推导出该功率肖特基二极管的寿命约为4.3×107h，测试结果与实际预测相符。

关键词：

退化试验；理想因子；势垒高度；肖特基二极管；恒定电应力温度斜坡法