VDMOSFET终端场板的设计考虑

对最基本的场板结构 ,通过理论推导 ,深入讨论了场板下氧化层厚度与击穿电压、氧化层玷污所带正电荷电量之间的关系 ;又给出了场板长度值与击穿电压和P+区结深之间的关系 .

GaN HFET研究中的钝化、场板和异质结构设计

从AlGaN/GaN沟道阱电子状态出发,深入研究了GaNHFET研究中的钝化和场板电极。提出了用低、高Al组分比势垒制成复合势垒,来抬高势垒和增大势垒宽度,强化沟道阱的量子限制。强调了负极化电荷在强化沟道阱量子限制和能带剪裁中的重要作用。依据内沟道、外沟道和欧姆接触对势垒的不同要求设计出二维异质结构。通过特殊的异质结构设计和后工艺剪裁制成了满足肖特基势垒和欧姆接触的两种不同的异质结构。把优质Si3N4钝化膜同复合势垒结合起来塑造出满足外沟道要求的异质结构,从而实现了HFET二维异质结构的优化设计。证实了这种新沟道阱中的电子在三种不同栅压下的强二维特性,强调了背场板和背势垒在器件研究中的重要作用。

具有电阻场板的薄膜SOI-LDMOS的精确解析

介绍了一种对具有电阻场板的薄膜SOI LDMOS的精确解析设计方法 .在对电场分析的基础上 ,提出了新的电离率模型 ,并求出了电离率积分的准确路径 ,进而得到击穿电压、漂移区掺杂、漂移区长度与SOI硅层厚度、埋氧层厚度的关系 .模拟结果表明 ,解析与模拟结果具有很好的一致性 ,而且设计的器件具有击穿电压大、比导通电阻极小的优点 .

高压VDMOS场板终端技术的研究

采用ＭＩＳ模型进行ＶＤＭＯＳ器件多级场板终端结构的设计并通过二维数值计算对ＭＩＳ模型进行了修正，在工艺上首次引入聚酰亚胺／ＳｉＯ２复合介质层进行多层布线，形成阶梯形场板，使ＶＤＭＯＳ器件的终端耐压量ＢＶ≥７００Ｖ．

具有场板结构GaN HEMT电场分布解析模型

基于具有场板结构GaN HEMT器件物理和基本器件方程,导出了器件加场板前后表面电场分布和峰值电场解析模型。当场板长度LFP与绝缘层厚度tox最优时,GaN HEMT栅极边缘电场峰值可降低至未加场板时的22%;若保持峰值电场恒定,则其漏端电压可由没有场板时的50V提高到加场板后的225V,增幅高出4倍。该解析模型所导出的电场分布与国外新近发表的源于器件方程和经验公式的模拟和实验结果基本吻合,为GaN HEMT器件场板设计提供了理论依据。

复合漏电模型建立及阶梯场板GaN肖特基势垒二极管设计

准垂直GaN肖特基势垒二极管(SBD)因其低成本和高电流传输能力而备受关注.但其主要问题在于无法很好地估计器件的反向特性,从而影响二极管的设计.本文考虑了GaN材料的缺陷以及多种漏电机制,建立了复合漏电模型,对准垂直Ga N SBD的特性进行了模拟,仿真结果与实验结果吻合.基于此所提模型设计出具有高击穿电压的阶梯型场板结构准垂直GaN SBD.根据漏电流、温度和电场在反向电压下的相关性,分析了漏电机制和器件耐压特性,设计的阶梯型场板结构准垂直GaN SBD的Baliga优值BFOM达到73.81 MW/cm^(2).

GaN基HEMT场板结构研究进展

综述了近年来GaN基HEMT场板结构研究的最新进展,介绍了场板结构定义以及提高栅漏击穿电压的原理,总结了均匀场板结构、台阶场板结构、多层场板结构、双场板结构等对栅漏击穿电压BVGD的改善情况,叙述了栅终端场板和源终端场板的功率附加效率(PAE)、截止频率fT、最大振荡频率fMAX、增益等微波特性的不同点,获得了最佳场板结构以及场板连接方式。

电阻场板LDMOS表面电场解析模型及优化设计

提出具有电阻场板(Resistive field plate,RFP)硅基LDMOS表面电场和击穿电压解析模型。基于求解二维Poisson方程,此模型给出了二维表面电场和电势与器件结构参数和漏偏压关系的解析表达式;计算漂移区长度与击穿电压的关系,提出了一种优化高压器件的有效方法。解析结果与用MEDICI模拟的数值结果吻合较好,验证了模型的准确性,该模型可用于体硅RFPLDMOS的设计优化。

金属场板加SIPOS电阻场板的新型终端技术

本文介绍了一种金属场板结合SIPOS电阻场板的新型终端结构,该终端能实现平面结理想击穿值的80％以上。对这种终端结构的设计,采用了一种简单方法。根据实验结果,对金属场板和SIPOS电阻场板的互补功能进行了详细的分析。

优化场板GaN HEMT沟道电子温度分布抑制电流崩塌

基于带场板GaN HEMT器件物理模型和电流崩塌效应机理,通过仿真优化场板结构参数调制沟道中二维电子气温度分布,以达到抑制器件电流崩塌目的。研究表明,优化场板长度及绝缘层厚度能有效降低沟道电子峰值温度。对于外加源漏电压为100V,栅长0.5μm,栅漏间距2μm的GaN HEMT器件,获得了场板长度与绝缘层厚度优值分别为1μm和0.5μm,其沟道电子峰值温度比无场板时下降了47%。并研究确定了场板长度优值与栅漏距以及绝缘层厚度与漏压的数学关系模型。

利用电阻场板提高SOI-LIGBT的性能(英文)

通过在SOI LIGBT中引入电阻场板和一个p MOSFET结构 ,IGBT的性能得以大幅提高 .p MOSFET的栅信号由电阻场板分压得到 .在IGBT关断过程中 ,p MOSFET将被开启 ,作为阳极短路结构起作用 ,从而使漂移区的过剩载流子迅速消失 ,IGBT快速关断 .而且由于电场受到电阻场板的影响 ,使得过剩载流子能沿着一个更宽的通道流过漂移区 ,几乎消去了普通SOI LIGBT由于衬偏造成的关断的第二阶段 .这两个因素使得新结构的关断时间大大减少 .在IGBT的开启状态 ,由于p MOSFET不导通 ,因此器件的开启特性几乎与普通器件一致 .模拟结果表明 ,新结构至少能增加 2 5 %的耐压 ,减少 6 5 %的关断时间 .

双层场板长漂移区LDMOS热载流子退化研究

以中国科学院微电子研究所开发的双层场板长漂移区LDMOS为研究对象,通过长效(Long-term)可靠性实验展示了其特殊性退化过程,即I_(dss)快速下降—略微增长—再缓慢下降。通过TCAD仿真对双层场板长漂移区LDMOS的特殊退化现象进行仿真与分析,展示了器件内部物理量的变化。从理论上阐明了双层场板长漂移区LDMOS热载流子退化机理并对其特殊退化过程进行了解释说明。

凹槽栅场板结构的AlGaN/GaN HEMT特性分析

研究了无场调制板结构、有场调制板结构但无凹槽栅、结合场调制板结构和凹槽栅工艺三种AlGaN/GaN HEMT的动态I-V特性和微波特性,认为场调制板结构和凹槽栅工艺可以有效改善AlGaN/GaN HEMT器件沟道内电场分布,显著减小电流崩塌现象,提高器件的微波输出功率特性.利用此技术研制的1mm栅宽AlGaN/GaNHEMT输出功率大于10W.

具有场板和限制环的P^+N二极管击穿特性的研究

本文从实验的角度研究了具有场板和场限制环的P+N二极管的击穿特性，给出了场环至主结的最佳间距与衬底浓度和结深的关系曲线。并从物理机制上对此进行了较深入的讨论。

场板的设计和分析

着重说明了场板设计中需要考虑的因素，给出了模拟结果与分析，并且给出设计结论。

单区JTE加场板终端结构的优化设计

为了提高芯片面积利用率,采用单区结终端扩展（JTE）与复合场板技术设计了一款700 V VDMOS的终端结构。借助Sentaurus TCAD仿真软件,研究单区JTE注入剂量、JTE窗口长度和金属场板长度与击穿电压的关系,优化结构参数,改善表面和体内电场分布,提高器件的耐压。最终在120.4？m的有效终端长度上实现了838 V的击穿电压,表面最大电场为2.03×105 V/cm,小于工业界判断器件击穿的表面最大电场值（2.5×105 V/cm）,受界面态电荷的影响小,具有较高的可靠性,且与高压深阱VDMOS工艺兼容,没有增加额外的掩膜和工艺步骤。

1700V IGBT场限环场板终端优化设计

击穿电压是IGBT的一个重要参数,而器件的击穿电压主要与终端结构有关,所以对终端结构的研究一直备受关注。文章设计了一种1 700 V的IGBT终端结构,采用场限环和场板相结合的终端技术,降低了器件表面电场峰值,提高了其击穿电压。通过仿真分析多组不同场板长度和氧化层厚度的终端结构,采用多项式拟合和多元回归分析击穿电压、表面电场分布与每个环上的场板长度和氧化层厚度的关系;在此基础上提前预测器件的击穿电压和表面电场分布,缩短终端设计时间;经过调整后,在366μm的终端上仿真实现了1 927 V的击穿电压,终端效率达到了91.5%。该终端优化设计方法能够优化器件的表面电场分布,有效降低表面电场峰值,并提高终端效率。

GaN HEMT场板研究综述

GaN HEMT凭借其高电子迁移率、高二维电子气浓度和高击穿电压等特性,在高频、高温和高功率密度领域有着广泛的应用,是功率器件的研究热点。文中对GaN HEMT中应用的场板技术进行了归类与综述,讨论了源场板、栅场板、漏场板、浮空场板和结型场板共5种场板技术,并从工作机理、性能指标以及工艺复杂度等方面进行了分析。结果表明,场板技术的引入能够显著提高器件的性能和可靠性,并且与其他电场优化技术相兼容,可以有效提高BFOM优值和JFOM优值,改善器件设计的折中关系,但同时会引入寄生电容,增加工艺复杂度。因此,如何在器件性能和工艺复杂度之间取得折中并对其物理机理进行深入研究,将是GaN HEMT器件的研究热点。

采用多晶硅场板降低单光子雪崩二极管探测器暗计数

针对削弱暗计数噪声对单光子雪崩二极管(single-photon avalanche diode,SPAD)探测器的影响,本文研究了采用多晶硅场板降低SPAD器件暗计数率(dark count rate,DCR)的机理和方法.基于0.18-μm标准CMOS工艺,在一种可缩小的P+/P阱/深N阱器件结构的P+有源区和浅沟道隔离区(shallow trench isolation,STI)之间淀积了一层多晶硅场板来减小器件暗计数噪声.测试结果表明,多晶硅场板的淀积使SPAD器件的DCR降低了一个数量级,其在高温下的暗计数性能甚至优于室温下的未淀积多晶硅场板的器件.通过TCAD仿真进一步发现,SPAD器件保护环区域的峰值电场被多晶硅场板引入到STI内部,保护环区域的整体电场降低了25%;最后通过对DCR的建模计算得出,多晶硅场板削弱了具有高缺陷密度的保护环区域的电场,使缺陷相关DCR显著降低,从而有效改善了SPAD的暗计数性能.

微波场板GaN HEMTs大信号特性及其模型研究

针对栅、源两种场板氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMTs),提出了一种包含非线性热网络的电热大信号模型。该模型基于电热耦合理论,采用有限元电热仿真方法,提取了两种场板器件的热阻和热容参数,建立了与功耗相关的非线性热网络,并嵌入到改进的Angelov经验模型中;分析了场板结构对微波小信号特性和大信号负载阻抗的影响等。在片测试及仿真结果表明,针对两种场板GaN HEMTs器件,在0~40 GHz频带内,该模型能较精确地预测S参数、输出功率(Pout)、增益(Gain)和功率附加效率(PAE)等参数;为成功地完成电路设计,提供了较为精确的电热大信号模型。