1200V MR D-RESURF LDMOS与BCD兼容工艺研究

提出具有p埋层的1200V多区双RESURF(MRD-RESURF)LDMOS,在单RESURF(S-RESURF)结构的n漂移区表面引入多个p掺杂区,并在源区下引入p埋层,二者的附加场调制器件原来的场,以改善其场分布;同时由于电荷补偿,提高了漂移区n型杂质的浓度,降低了导通电阻.开发1200V高压BCD(BJT,CMOS,DMOS)兼容工艺,在标准CMOS工艺的基础上增加pn结对通隔离,用于形成DMOS器件D-RESURF的p-top注入两步工序,实现了BJT,CMOS与高压DMOS器件的单片集成.应用此工艺研制出一种BCD单片集成的功率半桥驱动电路,其中LDMOS,nMOS,pMOS,npn的耐压分别为1210,43·8,-27和76V.结果表明,此兼容工艺适用于高压领域的电路设计中.

有n埋层结构的1200V横向变掺杂双RESURF LDMOS研制

提出有n埋层的横向变掺杂双RESURF 新结构高压LDMOS器件.该结构器件与常规 LDMOS相比,采用了相对较薄的外延层,使之与标准 CMOS工艺的兼容性得到了改善.基于二维器件仿真软件 MEDICI分析了 n埋层的浓度、长度和 p-降场层的杂质浓度分布对器件耐压的影响,并进行了器件和工艺的优化设计.在国内工艺生产线成功地研制出1200V高压LDMOS,并已用于1200V功率集成电路中.

具有高压互连线的多区双RESURF LDMOS击穿特性

对600V以上级具有高压互连线的多区双RESURF LDMOS击穿特性进行了实验研究,并对器件进行了二维、三维仿真分析.利用多区P-top降场层的结终端扩展作用以及圆形结构曲率效应的影响,增强具有高压互连线的横向高压器件漂移区耗尽,从而降低高压互连线对器件耐压的影响.实验与仿真结果表明,器件的击穿电压随着互连线宽度的减小而增加,并与P-top降场层浓度存在强的依赖关系,三维仿真结果与实验结果较吻合,而二维仿真并不能较好反映具有高压互连线的高压器件击穿特性.在不增加掩模版数、采用额外工艺步骤的条件下,具有30μm高压互连线宽度的多区双RESURF LDMOS击穿电压实验值为640V.所设计的高压互连器件结构可用于电平位移、高压结隔离终端,满足高压领域的电路设计需要.

SOI基双级RESURF二维解析模型

提出了SOI基双级RESURF二维解析模型.基于二维Poisson方程,获得了表面电势和电场分布解析表达式,给出了SOI的双级和单级RESURF条件统一判据,得到RESURF浓度优化区(DOR,dopingoptimalregion),研究表明该判据和DOR还可用于其他单层或双层漂移区结构.根据此模型,对双级RESURF结构的降场机理和击穿特性进行了研究,并利用二维器件仿真器MEDICI进行了数值仿真.以此为指导成功研制了耐压为560V和720V的双级RESURF高压SOILDMOS.解析解、数值解和实验结果吻合得较好.

埋氧层固定界面电荷对RESURF SOI功率器件击穿特性的影响

通过求解具有界面电荷边界条件的二维泊松方程,建立了埋氧层固定界面电荷Qf对RESURFSOI功率器件二维电场和电势分布影响的解析模型。解析结果与半导体器件模拟器MEDICI数值分析结果相吻合。在此基础上,分别研究了Qf对RESURFSOI功率器件横向和纵向击穿特性的影响规律。在横向,讨论了不同硅膜厚度、氧层厚度和漂移区长度情况下Qf对表面电场分布的影响;在纵向,通过分析硅膜内的场和势的分布,提出了临界埋氧层固定界面电荷密度的概念,这是导致器件发生失效的最低界面电荷密度。

一种带有背电极的高耐压AlGaN/GaN RESURF HEMT

针对常规AlGaN/GaN RESURF高电子迁移率晶体管(HEMT)中由于沟道电场分布不均匀而导致击穿电压过低的问题,提出一种带背电极的新型AlGaN/GaN RESURF HEMT结构。该背电极通过感应诱生负电荷调制器件沟道处的电力线分布,使栅漏之间的沟道横向电场分布更加均匀,从而提升器件击穿电压。仿真结果表明,对于栅漏间距为6μm的器件,背电极的引入使器件击穿电压得到显著提升(从1 118V增至1 670V),同时对器件导通电阻几乎没有影响(从0.87mΩ·cm2增至0.88mΩ·cm2)。研究结果为高耐压大功率AlGaN/GaN HEMT设计提供了一种新思路。

薄膜SOI RESURF结构击穿电压分析

提出了基于二维Ｐｏｉｓｓｏｎ 方程的薄膜ＳＯＩ降低表面电场（ＲＥＳＵＲＦ结构解析物理模型．并在该模型基础上，给出了一种分析薄膜ＳＯＩＲＥＳＵＲＦ结构击穿电压的方法．利用这一方法计算了漂移区长度较长的薄膜ＳＯＩＲＥＳＵＲＦ结构击穿电压与漂移区掺杂浓度的关系，并定量分析了场ＳｉＯ２ 界面电荷密度对击穿电压和漂移区临界掺杂浓度的影响．首次提出了临界场ＳｉＯ２界面电荷密度的概念，并研究了其与漂移区掺杂浓度的关系．而且计算结果与ＭＥＤＩＣＩ模拟结果符合得很好．

均匀、阶梯和线性掺杂漂移区SOI RESURF器件的统一击穿模型(英文)

提出了一个均匀、阶梯和线性掺杂漂移区SOI高压器件的统一击穿模型 .基于分区求解二维Poisson方程 ,得到了不同漂移区杂质分布的横向电场和击穿电压的统一解析表达式 .借此模型并对阶梯数从 0到无穷时器件结构参数对临界电场和击穿电压的影响进行了深入研究 .从理论上揭示了在厚膜SOI器件中用阶梯掺杂取代线性漂移区 ,不但可以保持较高的耐压 ,而且降低了设计和工艺难度 .解析结果。

TFSOI RESURF功率器件表面电场分布和优化设计的新解析模型(英文)

提出了 TFSOI RESURF功率器件的表面电场分布和优化设计的新解析模型 .根据二维泊松方程的求解 ,得到了表面电场和电势分布的相关解析表达式 .在此基础上 ,推出了为获得最大击穿电压的优化条件。讨论了击穿电压和漂移区长度及临界掺杂浓度和场氧化层、埋氧化层的关系 .解析结果与半导体器件数值分析工具 DESSISE-ISE得到的数值分析基本一致 ,证明了新解析模型的适用性 .

基于漏区边界曲率分析的射频RESURF LDMOS耐压与导通电阻优化

分析了漏区边界曲率半径与射频RESURFLDMOS击穿电压的关系,指出漏区边界的弯曲对RESURF技术的效果具有强化作用.理论分析与模拟结果表明,满足RESURF条件时,提高漂移区掺杂浓度或掺杂深度的同时相应减小漏区边界的曲率半径,可以在维持击穿电压不变的前提下,明显降低导通电阻.

有n缓冲层SOI RESURF结构的电场分布解析模型

提出了有n缓冲层SOIRESURF结构的电场分布解析模型,采用MEDICI数值仿真,验证了上述模型的正确性。基于所建立的解析模型,获得了缓冲层的最优杂质浓度分布,提出了提高SOIRESURF结构耐压的缓冲层分段变掺杂新结构。

改进击穿电压和导通电阻折中性能的线性变化掺杂漂移区RESURF LDMOS晶体管

本文提出了改进击穿电压和导通电阻折中性能的线性变化掺杂漂移区RESURFLDMOS晶体管新结构 .用二维器件软件MEDICI对具有线性变化掺杂漂移区的RESURFLDMOS晶体管的性能进行了数值分析并由实验对其结果进行了验证 .结果表明 :在相同的漂移区长度下 ,该新结构较之于优化的常规RESURFLDMOS晶体管 ,它的击穿电压可由 178V提高到 2 34V ,增加了 1 5倍 ,而比导通电阻却从 7 7mΩ·cm2 下降到 5mΩ·cm2 ,减小了 30 % ,显示了很好的击穿电压和导通电阻折中性能 .

SOI硅膜厚度对RESURF LDMOS参数的影响

对SOI LDMOS进行了建模,得到了器件各主要参数的最优值与 SOI硅膜厚度的关系式.以此为基础用专业软件Medici和Tsuprem 4对器件进行了模拟,得到了最优漂移区浓度、最优击穿电压等参数随 SOI硅膜厚度的变化曲线,这些结果对实际器件的设计以及工艺生产具有参考意义.

RESURF LDMOS功率器件表面场分布和击穿电压的解析模型(英文)

提出了 RESURF L DMOS功率器件的表面电场分布和击穿电压的解析模型 .根据二维泊松方程的求解 ,得到了与器件参数和偏压相关的表面电场和电势分布解析表达式 .在此基础上 ,推出了为获得击穿电压和比导通电阻最好折中的优化条件 .该解析结果与半导体器件数值分析工具 MEDICI得到的数值分析结果和先前的实验数据基本一致 。

多漂移区薄膜SOI RESURF结构及其解析物理模型

提出了一种新的薄膜 Ｓ Ｏ Ｉ Ｒ Ｅ Ｓ Ｕ Ｒ Ｆ（ 降低表面电场） 结构，称为多漂移区薄膜 Ｓ Ｏ Ｉ Ｒ Ｅ Ｓ Ｕ Ｒ Ｆ 结构。以双漂移区薄膜 Ｓ Ｏ Ｉ Ｒ Ｅ Ｓ Ｕ Ｒ Ｆ 结构为例给出了基于二维 Ｐｏｉｓｓｏｎ 方程的解析物理模型。利用这一模型分析了电势和电场分布，以及场 Ｓｉ Ｏ２ 界面电荷密度的影响，计算结果与 Ｍ Ｅ Ｄ Ｉ Ｃ Ｉ模拟结果相符。

新型双RESURF TG-LDMOS器件结构

研究了采用双RESURF技术的槽栅横向双扩散MOSFET(DRTG-LDMOS).讨论了双RESURF技术对击穿电压的影响,以及DRTG-LDMOS的电容特性.与传统的槽栅器件结构相比,新结构在相同的漂移长度和导通电阻下,击穿电压提高了30V,并表现出优异的频率特性.

适于薄膜SOI RESURF器件击穿电压模拟的高阶紧致差分格式离散的ADI方法

采用ADI与高阶紧致差分相结合的方法计算薄膜SOI RESURF结构击穿电压.数值计算表明,这种方法可以降低方程的迭代次数约40%,并明显减少方程的求解时间.

RESURF 二极管的低温优化模型

首次建立了ＲＥＳＵＲＦ二极管的低温优化模型，推导出７７Ｋ～３００Ｋ范围内击穿电压和漂移区长度的优化公式，给出了一定耐压下最小漂移区长度随温度的变化曲线。该模型可应用于ＬＤＭＯＳＴ和ＬＩＧＢＴ等ＲＥＳＵＲＦ器件的低温优化设计。

体硅Double RESURF器件表面电场解析模型及优化设计(英文)

提出了体硅double RESURF器件的表面电场和电势的解析模型.基于分区求解二维Poisson方程,获得double RESURF表面电场的解析表达式.借助此模型,研究了p-top区的结深,掺杂浓度和位置,漂移区的厚度和掺杂浓度,及衬底浓度对表面电场的影响;计算了漂移区长度,掺杂浓度和击穿电压的关系.从理论上揭示了获得最大击穿电压的条件.解析结果、验证结果和数值结果吻合良好.

TFSOIRESURF器件电势和电场分布的解析研究

在物理模型的基础上,对TFSOIRESURF器件的电势和电场分布进行了解析分析,系统研究了漂移区掺杂浓度、漂移区长度、埋层SiO2 厚度和SOI层厚度等结构参数同电势和电场分布的关系,并首次定量分析了在工艺加工过程中必然引入的场SiO2 界面电荷密度的影响。