В рамках термодинамической и диффузионно-дрейфовой моделей численным методом исследовано влияние температуры на электрофизические параметры комплементарной биполярной пары вертикальных транзисторов. Показано преимущество термодинамической модели, учитывающей при анализе мощных транзисторов эффекты, связанные с саморазогревом. Результаты моделирования сопоставлены с экспериментальными характеристиками тестовых структур. Сравнение показало, что для таких электрофизических параметров, как коэффициент усиления по току β и напряжение Эрли V , отличие не превышает 15 %, а для критического параметра напряжение пробоя коллектор-эмиттер V не превышает 2 %. Это является достаточным для применения термодинамической модели в практических целях.
1. Савченко Е.М. Высокоскоростные операционные усилители с токовой обратной связью и высоким уровнем динамической точности: Автореф. дис. канд. техн. наук. – М., 2011. – 27 с.
2. Gray P.R. Hurst P.J., Lewis S.H., Meyer R.G. Аnalysis and design of analog integrated circuits. – 5nd ed. – JohnWiley & Sons, 2009. – 881 р.
3. Monticelli D.M. The Future of Complementary Bipolar // Proc. of the IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology, 2004. – Р. 21–25.
4. Бубенников А.Н., Бубенников А.А. Тенденции развития конкурентоспособных кремниевых КМОП-биполярных и БиКМОП-СБИС // Зарубежная радиоэлектроника. – 1994. – №2/3. – С. 7–33.
5. Temperature interaction of Early voltage, current gain and breakdown characteristics of npn and pnp SiGe HBTs on SOI / J.A. Babcock, L.J. Choi, A. Sadovnikov et. al. // IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting (Austin, TX, USA, 2010). – 2010. – Р. 145–148.
6. Forward and inverse mode Early voltage dependence on current and temperature for advanced SiGe-pnp on SOI / J.A. Babcock, L.J. Choi, A. Sadovnikov et. al. // IEEE Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting (BCTM). – 2011. – Р. 9–12.
7. Bashir R., Hebert F., De Santis J. A Complementary Bipolar Technology Family With a Vertically Integrated PNP for High-Frequency Analog Applications// IEEE Tran. On Electron Dev. – 2001. – Vol. ED-48. – N. 11. – P. 2525–2534.
8. Дроздов Д.Г., Савченко Е.М., Зубков А.М. Результаты приборно-технологического моделирования комплементарной биполярной технологии с граничной частотой 10 ГГц и более // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем – 2010: сб. тр. – М.: ИППМ РАН, 2010. – С. 66–69.
9. TCAD for reliability / P. Pffäfli, P. Tikhomirov, X. Xu et al. // Microelectronics Reliability. – 2012. – Vol. 52. – P. 1761–1768.
10. TCAD Sentaurus. Synopsys. – URL: http://www.synopsys.com/Tools/TCAD (дата обращения 01.06.2016).
11. Петросянц К.О., Торговников Р.А. Влияние щелевой диэлектрической изоляции на тепловой режим SiGe гетеропереходного биполярного транзистора // Изв. вузов. Электроника. – 2011. – №5(91). – С. 106–108.
12. http:// www.itrs.net (дата обращения 01.06.2016).
13. Sentaurus Device User Guide G-2012.06
14. Vasileska D., Goodnik S. Computational electronics // Materials Science and Engineering R. – 2002. – Vol. 38. – P. 181–236.
15. Selberherr S. Analysis and simulation of semiconductor devices. – Wien: Springer, 1984. – 294 р.
16. Bank R.E., Rose D.J., Fichtner W. Numerical Methods for Semiconductor Device Simulation // IEEE Transactions on Electron Devices. – 1983. – Vol. ED-30. – N. 9. – P. 1031–1041.
17. Храпов М. О., Гридчин В.А., Калинин С.В. Анализ и моделирование кремниевых вертикальных комплементарных биполярных транзисторов // Изв. вузов. Электроника. – 2016. – Т. 21. – № 5. – С. 413–420.
18. Green M.A. Intrinsic concentration, effective densities of states, and effective mass in silicon// J. of Appl. Phys. – 1990. – Vol. 67. – N. 6. – P. 2944–2954.
19. Arora N.D., Hauser J.R., Roulston D.J Electron and Hole Motilities in Silicon as a Function of Concentration and Temperature // IEEE Transactions on Electron Devices. – 1982. – Vol. ED-29. – N. 2. – P. 292–295.
20. Canali C., Majni G., Minder R. Electron and Hole Drift Velocity Measurements in Silicon and Their Empirical Relation to Electric Field and Temperature // IEEE Transactions on Electron Devices. – 1975. – Vol. ED-22. – N. 11. – P. 1045–1047.
21. Tyagi M.S., Van Overstraeten R. Minority Carrier Recombination in Heavily-Doped Silicon // Solid-State Electronics. – 1983. – Vol. 26. – N. 6. – P. 577–597.
22. Okuto Y., Crowell C.R. Threshold Energy Effect on Avalanche Breakdown Voltage in Semiconductor Junctions // Solid-State Electronics. – 1975. – Vol. 18. – N. 2. – P. 161–168.
23. Van Overstraeten R., de Man H. Measurement of the Ionization Rates in Diffused Silicon p-n Junctions // Solid-State Electronics. – 1970. – Vol. 13. – N. 1. – P. 583–608.
24. http://www.eltm.ru/cascade_microtech.html (дата обращения 01.06.2016).
25. http://www.eltm.ru/editor/upload-files/agilent_4155c.pdf (дата обращения 01.06.2016).