Аміні Мохсен. Моделювання компонентів монолітних інтегральних схем міліметрового діапазону на сполуках А3 В5

brief description

Аміні Мохсен. Моделювання компонентів монолітних інтегральних схем міліметрового діапазону на сполуках А3 В5 : Дис... канд. наук: 05.27.01 2008

Аміні М. Моделюваннякомпонентів монолітних інтегральних міліметрового діапазону на сполуках AIIIBV.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.27.01 Твердотільна електроніка. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут».
У дисертаційній роботі проведено дослідження фізичних процесів у компонентах монолітних ІС і моделювання характеристик компонентів міліметрового діапазону в субмікронних інтегральних структурах на основі сполук AIIIBV, що обумовлене переходом технологій виготовлення інтегральних схем до субмікронних розмірів активних областей компонентів (до 0,1мкм), необхідністю адекватного врахування субмікронних ефектів в математичних моделях НВЧ і КВЧ ІС, аналізу і оптимізації параметрів і характеристик субмікронних напівпровідникових структур, а також адаптації розроблених моделей до використовування у САПР КВЧ пристроїв. Створено математичні моделі і алгоритми, що описують розподіли електричного поля в тривимірних лініях передачі з складною топологією для монолітних інтегральних схем міліметрового діапазону. Одержала подальший розвиток методика двовимірного моделювання вбудованих компонентів монолітних інтегральних схем і процедури розрахунку параметрів ліній передачі для схемотехнічного проектування .

1. На основі дослідження фізичних ефектів і процесів у субмікронних інтегральних структурах на основі сполук AIIIBVдля інтегральних схем з субмікронними розмірами областей активних компонентів запропоновано теоретично обгрунтовані математичні моделі приладів на основі напівпровідників AIIIBVі їх сполук з урахуванням субмікронних ефектів, що дозволяє забезпечити вирішення задачі розробки і створення перспективних субмікронних гетеротранзисторів, а також компонентів інтегральних схем, включаючи об'ємні і вбудовані лінії передачі НВЧ різних типів.
Вирішення даної задачі забезпечується системними підходами до моделювання субмікронних багатошарових польових структур на основі напівпровідників AIIIBV, розробкою способів і єдиних підходів до аналізу дрейфу носіїв заряду у сильному електричному полі, розробкою моделей і алгоритмів опису фізичних процесів у лініях передачі складної конфігурації, придатних для використання у пакетах схемотехнічного проектування.
2. Найістотніші теоретичні результати полягають у наступному:
на основі двовимірних релаксаційних рівнянь збереження імпульсу, енергії і частинок проаналізовані швидкісні властивості гетеротранзисторних структур і виявлено властивості двовимірного електронного газу структури з двома квантовими ямами, яке полягає у зростанні середньої дрейфової швидкості і поліпшенні швидкісних характеристик гетеротранзисторів;
створено математичні моделі і алгоритми, що описують розподіли електричного поля у тривимірних лініях передачі зі складною топологією для монолітних інтегральних схем міліметрового діапазону;
одержала подальший розвиток методика двовимірного моделювання вбудованих компонентів монолітних інтегральних схем і процедури розрахунку схемотехнічних параметрів ліній передачі, включаючи лінії передачі на напівпровідниковій підкладці складної конфігурації;
розроблені математичні моделі для аналітичних розрахунків вольтамперних характеристик і малосигнальних параметрів гетеротранзисторів на основі результатів двовимірного физико-топологічного моделювання.
3. Найістотніші практичні результати полягають у наступному:
запропоновані моделі, орієнтовані як на дослідження фізичних характеристик транзисторних структур, так і на інженерні розрахунки у практиці проектування електронних компонентів монолітних інтегральних міліметрового діапазону;
параметри структур і апроксимації, одержані на основі двовимірного моделювання, можуть використовуватися у пакетах схемотехнічного проектування субмікронних КВЧ ІС, оптимізації параметрів напівпровідникових структур і їх технології;
результати аналізу субмікронних ефектів у багатошарових гетеротранзисторних структурах, придатні для оптимального вибору конструкцій субмікронних транзисторів і мікроелектронних пристроїв на їх основі, що дозволяє оптимізувати їх характеристики на етапі проектування і виготовлення.
розроблені математичні моделі упроваджені у практику проектування пристроїв міліметрового діапазону.
4. Розроблені моделі використовувалися при проектуванні малошумлячих і широкосмугових підсилювачів і веріфіковані на масиві експериментальних даних пристроїв у діапазоні 12-38 ГГц.
5. Подальші дослідження і опис фізичних ефектів пов’язано із застосуванням нових матеріалів (наприклад, на основі нітрідов елементів ІІІ групи) і характерними розмірами активних компонентів менше 0,2 мкм і урахуванням у транзисторних структурах при моделюванні специфічних фізичних процесів і ефектів, пов'язаних з високими рівнями легування тонких шарів, квантово-розмірних ефектів, нових фізичних процесів у багатошарових гетероструктурах і ін.