ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДВУХБИТНОГО PIN-ДИОДА В СРЕДЕ SYNOPSYS SENTAURUS TCAD

Статья посвящена моделированию двухбитного pin-диода. Показана возможность программирования времени открытия устройства на основе pin-диода. Рассмотрена конструкция, состоящая из pin-диода и двух плавающих затворов на поверхности i-области. Добавление электродов на поверхность i-области дает возможность регулировать концентрацию электронов и дырок в больших пределах в сравнении с однозатворной структурой, создавая обогащенные и обедненные области в структуре. Программирование осуществляется подачей соответствующего напряжения на управляющие электроды плавающих затворов. Показано, что создаваемый на плавающем затворе заряд изменяет характеристики i-области pin-диода.
Важными элементами комплексного моделирования двухзатворного pin-диода являются моделирование механизма накопления заряда на плавающих затворах, моделирование времени открытия pin-диода, калибровка численной модели. Моделирование выполнено в среде Synopsys Sentaurus TCAD. При моделировании были использованы физические модели, описывающие ловушки и их параметры, туннелирование частиц, явления переноса в диэлектриках и аморфных пленках. В результате моделирования получены зависимости времени открытия от размеров, расположения плавающих затворов и значения заряда на плавающих затворах.
Показано, что двухзатворные структуры pin-диода позволяют изменять время открытия в более широких пределах, чем однозатворные. Для программирования большого диапазона времен открытия pin-диода целесообразно использовать именно двухзатворные структуры. Полученные результаты свидетельствуют о расширении функциональных возможностей двухзатворной структуры.

1. Макаров Е. А., Мясников А. М. Приборно-технологическое моделирование с помощью пакета Sentaurus TCAD: учеб.-метод. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. 115 с.

2. Перепеловский В. В., Михайлов Н. И., Марочкин В. В. Разработка электронных устройств в среде Synopsys Sentaurus TCAD: лаб. практикум. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2010. 52 с.

3. Перепеловский В. В., Михайлов Н. И., Марочкин В. В. Введение в приборно-технологическое моделирование устройств микроэлектроники: лаб. практикум. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2011. 49 с.

4. Макарчук В. В., Курейчик В. М., Зотов С. К. Особенности применения системы технологического моделирования TCAD // Инженерный вестн. 2012. Вып. 9. С. 1–7.

5. Окунев А. Ю., Левицкий А. А. Моделирование диодной структуры в среде. URL: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2014/pdf/d03/s24/s24_014.pdf (дата обращения 07.11.2018)

6. Глушко А. А. Приборно-технологическое моделирование в системе TCAD Sentaurus: учеб.-метод. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. 64 с.

7. Основы работы в среде приборно-технологической САПР SENTAURUS: учеб.-метод. пособие / Р. П. Алексеев, Е. Н. Бормонтов, Г. В. Быкадорова, А. Ю. Ткачев, А. Н. Цоцорин. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2017. 96 с.

8. SentaurusTM Device User Guide, Version K-2015.06. URL: http://www.sentaurus.dsod.pl/manuals/ data/sdevice_ug.pdf (дата обращения 07.11.2018)

9. Ultra Low Loss Trench Gate PCI-PiN Diode with VF<350mV. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document /5890796/ (дата обращения 07.11.2018)

10. Responsivity Improvement for Short Wavelenghts Using Full-Gated PIN Lateral SiGe Diode. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/7731366/ (дата обращения 07.11.2018)

11. Программирование однозатворного PIN диода / Д. В. Щукин, Я. Н. Паничев, Н. И. Михайлов, В. В. Перепеловский, В. В. Марочкин // Сб. стат. VI Всерос. конф. " Электроника и микроэлектроника СВЧ". СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2017. С. 475–477.

12. Study of Device Physics in Impact Ionisation MOSFET using Synopsys TCAD tools. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/7002450/ (дата обращения 07.11.2018)

13. Feasibility Study of Semifloating Gate Transistor Gamma-Ray Dosimeter / Ying Wang, Zhi-Qiang Xiang, Hai-Fan Hu, Fei Cao // IEEE Electron Device Letters. 2015. Vol. 36, No 2. P. 99–101.

14. A Semifloating Gate Controlled Camel Diode Radiation Dosimeter/ Ying Wang, Zhi-Qiang Xiang, Yue Hao, and Cheng-Hao Yu // IEEE Transactions on Electron Devices. 2016. Vol. 63, No 5. P. 2200–2204.

15. Shin-ichi Minami, Yoshiaki Kamigaki. A Novel MONOS Nonvolatile Memory Device Ensuring 10-Year Data Retention after 10’ Erase/Write Cycles // IEEE Transactions on Electron Devices. 1993. Vol. 40, No 11. P. 2011–2017.

16. Новиков Ю. Н. Энергонезависимая память, основанная на кремниевых нанокластерах // Физика и техника полупроводников. 2009. Т. 43, вып. 8. С. 1078–1083.

17. Memristive device based on a depletion-type SONOS field effect transistor / N. Himmel, M. Ziegler, H. Mähne, S. Thiem, H. Winterfeld, H. Kohlstedt // Semiconductor Science and Technology. 2017. Vol. 32, No 6. article id. 06LT01. doi: 10.1088/1361-6641/aa6c86