埋层低掺杂漏SOI高压器件的击穿电压

提出一种具有埋层低掺杂漏(BLD)SOI高压器件新结构。其机理是埋层附加电场调制耐压层电场,使漂移区电荷共享效应增强,降低沟道边缘电场,在漂移区中部产生新的电场峰。埋层电中性作用增加漂移区优化掺杂浓度,导通电阻降低;低掺杂漏区在漏极附近形成缓冲层,改善漏极击穿特性。借助二维半导体仿真器MEDICI,研究漂移区浓度和厚度对击穿电压的影响,获得改善击穿电压和导通电阻折中关系的途径。在器件参数优化理论的指导下,成功研制了700V的SOI高压器件。结果表明:BLD SOI结构击穿电压由均匀漂移区器件的204V提高到275V,比导通电阻下降25%。

双掺杂多晶Si栅MOSFET的截止频率研究

在前期对双掺杂多晶Si栅(DDPG)LDMOSFET的电场、阈值电压、电容等特性所作分析的基础上,仍然采用双掺杂多晶Si栅结构,以低掺杂漏/源MOS(LDDMOS)为基础,重点研究了DDPG-LDDMOSFET的截止频率特性。通过MEDICI软件,模拟了栅长、栅氧化层厚度、源漏区结深、衬底掺杂浓度以及温度等关键参数对器件截止频率的影响,并与相同条件下p型单掺杂多晶Si栅(p-SDPG)MOSFET的频率特性进行了比较。仿真结果发现,在栅长90 nm、栅氧厚度2 nm,栅极p,n掺杂浓度均为5×1019cm-3条件下,截止频率由78.74 GHz提高到106.92 GHz,幅度高达35.8%。此结构很好地改善了MOSFET的频率性能,得出的结论对于结构的设计制作和性能优化具有一定的指导作用,在射频领域有很好的应用前景。

LDD功率器件表面电场解析模型及优化

提出低掺杂漏(Lightly Doped Drain,LDD)功率器件表面电场和电势解析模型。基于分区求解二维Poisson方程,获得二维表面电场和电势的解析表达式。借助此模型,研究器件结构参数对表面电场和电势的影响;计算漂移区长度与击穿电压的关系,分析了击穿电压随低掺杂漏区掺杂浓度和漂移区厚度的变化,从理论上揭示了获得最大击穿电压的条件。解析结果与数值结果吻合较好,验证了模型的准确性,该模型可用于硅基LDD功率器件的设计优化。

SOI CMOS器件研究

利用0.35μm工艺条件实现了性能优良的小尺寸全耗尽的器件硅绝缘体技术(SOI)互补金属氧化物半导体(FD SOI CMOS)器件,器件制作采用双多晶硅栅工艺、低掺杂浓度源/漏(LDD)结构以及突起的源漏区。这种结构的器件防止漏的击穿,减小短沟道效应(SCE)和漏感应势垒降低效应(DIBL);突起的源漏区增加了源漏区的厚度并减小源漏区的串联电阻,增强了器件的电流驱动能力。设计了101级环形振荡器电路,并对该电路进行测试与分析。根据在3V工作电压下环形振荡器电路的振荡波形图,计算出其单级门延迟时间为45ps,远小于体硅CMOS的单级门延迟时间。