【摘要】：隨著電路集成度的不斷提高,傳統(tǒng)硅基器件會出現(xiàn)較大的寄生電容和漏電流,從而劇烈影響半導(dǎo)體器件的正常工作。與此同時(shí),高密度導(dǎo)致的高溫也會影響器件性能,這使得基于硅材料的器件和電路已難以繼續(xù)遵循傳統(tǒng)的摩爾定律。另一方面,氮化鎵材料所具有的如擊穿電壓高、噪聲系數(shù)優(yōu)良和振蕩頻率高等獨(dú)特優(yōu)勢,為軍事、宇航和汽車等多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了選擇。無論是傳統(tǒng)器件還是新型器件,它們的可靠性對下一代半導(dǎo)體產(chǎn)品的開發(fā)已經(jīng)變得愈發(fā)重要。本文涉及的內(nèi)容主要集中在新型互連線、橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管和氮化鎵高電子遷移率晶體管的可靠性。本文主要的工作和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下：首先,本文介紹了時(shí)域有限元方法,包括其基本原理、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)步驟。同時(shí)還介紹了本文所涉及與多物理場有關(guān)的偏微分方程。然后,對銅-石墨烯異質(zhì)互連線進(jìn)行高頻電學(xué)建模,得出其電學(xué)參數(shù)隨互連線結(jié)構(gòu)和尺寸等參數(shù)的變化。在此基礎(chǔ)之上,對多層高密度銅-石墨烯異質(zhì)互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)仿真,分析和討論了互連線陣列中溫度分布和最高溫度在不同靜電脈沖激勵(lì)下的變化規(guī)律,研究了最高溫度響應(yīng)隨石墨烯厚度的變化趨勢。接下來,本文對橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管進(jìn)行電-熱-力仿真,得到了其最高溫度和最大應(yīng)力在不同形式和幅值組合脈沖作用下的變化規(guī)律。最后,本文對氮化鎵高電子遷移率晶體管的熱-力特性進(jìn)行了分析,得到了溫度和熱應(yīng)力隨耗散功率和晶體管指數(shù)等參數(shù)的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,研究了金剛石散熱材料對氮化鎵器件熱管理能力的改善和對熱應(yīng)力的影響。本文旨在通過模擬仿真為器件的設(shè)計(jì)、加工提供參考。
【圖文】：

導(dǎo)體技米發(fā)展藍(lán)圖（ＩＴＲＳ）２０１３年的報(bào)道，，

本文編號：2582184