绝缘体上硅(Silicon On Insulator,SOI)具有的高速、高集成度、低功率消耗、抗辐射特性和便于隔离等众多优点,使其普遍应用于高性能的功率器件中,SOI横向双扩散金属氧化物半导体(Lateral Double-Diffusion Metal Oxide Semiconductor...
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绝缘体上硅(Silicon On Insulator,SOI)具有的高速、高集成度、低功率消耗、抗辐射特性和便于隔离等众多优点,使其普遍应用于高性能的功率器件中,SOI横向双扩散金属氧化物半导体(Lateral Double-Diffusion Metal Oxide Semiconductor,LDMOS)是其中一种能够承担高耐压的重要的横向功率器件。对于SOI LDMOS器件的研究,其中一个主要的难点是解决导通电阻(specific on resistance,Ron,sp)和击穿电压(Breakdwon Voltage,BV)之间的矛盾关系,即提高击穿电压的同时降低导通电阻。新材料、新工艺、新结构和新技术的使用是解决两者矛盾的主要研究方法。本文从新结构和新技术的角度出发,提出了侧向槽场板技术,并基于此技术研究了两种SOI LDMOS新结构。侧向槽场板的引入削弱了PN结处的峰值电场,同时在场板边界处引入新的电场峰值。侧向槽场板还能使漂移区的电场分布趋于均匀,调制了器件的表面电场分布,从而提高了器件的耐压特性。本文围绕侧向槽场板SOI LDMOS器件进行创新研究,主要工作包括:(1)提出了具有二氧化硅/高K介质槽的侧向槽场板SOI LDMOS新结构。新结构的特征在于漂移区引入一个二氧化硅或者高K介质槽,并在介质槽中引入侧向栅场板和侧向漏场板用于消弱结处的电场峰值。使用三维仿真软件DAVINCI对SOI LDMOS新结构进行模拟仿真,分析了漂移区掺杂浓度、栅场板长度、漏场板长度、介质介电常数等结构参数对SOI LDMOS器件击穿电压和导通电阻的影响。二氧化硅介质侧向槽场板SOI LDMOS器件相比较传统LDMOS器件在保持导通电阻不变的情况下击穿电压提高了26.6%,高K介质侧向槽场板SOI LDMOS器件相比较二氧化硅介质侧向槽场板SOI LDMOS器件击穿电压提高了18.8%,导通电阻下降了11.7%。(2)设计了侧向槽场板SOI LDMOS器件的工艺制备方案,并使用Sentaurus TCAD软件对侧向槽场板SOI LDMOS器件的工艺流程进行了工艺仿真,验证了工艺制备方案的可行性,为器件的研制作指导。
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