垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管电学法热阻测试中测试电流的研究

本文针对垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管器件电学法热阻测试的关键参数——测试电流的影响因素进行研究,测试电流选择恰当与否是热阻测试的先决条件。通过理论分析和三款典型垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管器件的试验验证,得出一种通过测试电流自升温、测试延迟时间及校温曲线这3个方面有效确定垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管器件电学法热阻测试时测试电流的方法。

大功率射频Si-VDMOS功率晶体管研制

介绍了大功率射频硅-垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管(Si-VDMOS)的研制结果,采用栅分离降低反馈电容技术、多子胞降低源极电感技术等,从芯片原理着手,比较分析两种芯片结构设计对反馈电容的影响,以及两种布局引线对源极电感的影响,并研制出了百瓦级以上大功率射频Si-VDMOS功率晶体管系列产品。产品主要性能如下:在工作电压28 V及连续波下,采用8胞合成时,225 MHz输出功率达200 W以上,500 MHz输出功率达150 W以上;进一步增加子胞数量,采用12胞合成时,225 MHz输出功率达300 W以上,同时具备良好的增益及效率特性,与国外大功率射频Si-VDMOS功率晶体管的产品参数相比,达到了同类产品水平。

具有P型覆盖层新型超级结横向双扩散功率器件

为了设计功率集成电路所需要的低功耗横向双扩散金属氧化物半导体器件(lateral double-diffused MOSFET),在已有的N型缓冲层超级结LDMOS(N-buffered-SJ-LDMOS)结构基础上,提出了一种具有P型覆盖层新型超级结LDMOS结构(P-covered-SJ-LDMOS).这种结构不但能够消除传统的N沟道SJ-LDMOS由于P型衬底产生的衬底辅助耗尽问题,使得超级结层的N区和P区的电荷完全补偿,而且还能利用覆盖层的电荷补偿作用,提高N型缓冲层浓度,从而降低了器件的比导通电阻.利用三维仿真软件ISE分析表明,在漂移区长度均为10μm的情况下,P-covered-SJ-LDMOS的比导通电阻较一般SJ-LDMOS结构降低了59%左右,较文献提出的N型缓冲层SJ-LDMOS(N-buffered-SJ-LDMOS)结构降低了43%左右.

530～650MHz 20W CW Si-VDMOS场效应晶体管

报道了530-650 MHz 20W连续波Si-VDMOS场效应晶体管的研制结果。该器件采用polySi／WN／Au的多层复合栅技术降低栅串联电阻，采用栅下场氧化垫高技术降低反馈电容，采用穿通型硅外延材料优化导通电阻提高器件工作效率，全离子注入自对准工艺等技术，在上述频带内，连续波，28V工作电压下，静态电流50mA，该器件输出功率达20w，效率达49％，增益大于7．5dB。

带阶梯栅氧的N-LDMOS晶体管热载流子退化分析(英文)

为了减小高压N-LDMOS器件的热载流子效应并维持其开态特性,提出了一种带有阶梯栅氧的新型N-LDMOS器件结构.与传统的N-LDMOS器件相比,其栅极下方Si-SiO2界面处的电场强度明显减弱,因而可以有效地减少器件的热载流子效应,而该阶梯栅氧结构可以通过功率集成电路工艺中普遍采用的栅氧生长方法进行2次栅氧生长来获得.采用TCAD仿真技术对传统的N-LDMOS器件和所提出的新型N-LDMOS器件的热载流子退化现象进行了对比和分析,并在维持原有器件特性参数的基础上得出了新型N-LDMOS器件中厚栅氧部分的最优长度.最后,通过选取某些特性参数进行了实际的器件退化测试,结果表明该新型N-LDMOS器件的热载流子退化现象得到了很大的改善.

1.2~1.4GHz 600W硅LDMOS微波功率晶体管研制

针对雷达、通信、遥控遥测等领域对LDMOS大功率器件的迫切需求,基于南京电子器件研究所LDMOS技术平台,优化了版图布局、芯片结构,开发了50VL波段600 W硅LDMOS。该器件耐压大于115V,在50V工作电压、1.2~1.4GHz工作频率、300μs脉宽,10%占空比及15 W输入功率的工作条件下,输出功率大于630 W,增益大于16.3dB,漏极效率大于53.1%。所研制的芯片已进入相关工程应用。

2000W硅LDMOS微波脉冲大功率晶体管

针对雷达、等离子体射频源、广播通信等领域对LDMOS大功率器件的迫切需求,通过热仿真优化了芯片版图布局,通过芯片级Load-pull仿真优化了芯片结构,成功开发了50V千瓦级硅LDMOS功率管。该器件耐压大于140V,在50V工作电压、230MHz工作频率、100μs脉宽、20%占空比、18W输入功率的测试条件下,输出功率大于2 000 W,增益大于20.4dB,漏极效率大于66.2%,抗失配通过10∶1。

千瓦级硅LDMOS微波功率晶体管关键技术研究

针对雷达、通信、遥控遥测等领域对硅横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)微波大功率管的迫切需求,开展了硅LDMOS微波功率晶体管的亚微米精细栅制作、低阻低应力钴硅合金、大尺寸芯片烧结及金属陶瓷全密封管壳平整度控制等关键技术研究,并取得了突破,研制出2 000 W硅LDMOS微波功率晶体管,漏源击穿耐压大于140 V,结到管壳热阻0.19℃/W。在50 V工作电压、230 MHz工作频率、脉宽为100μs、占空比为20%、输入功率为6 W的测试条件下,实现输出功率达到1 330 W,增益23.5 dB,漏极效率74.4%,电压驻波比10∶1。该晶体管已实现工程应用。

BLL6H1214-500：LDMOS晶体管

NXP推出针对L波段雷达应用的横向扩散金属氧化物半导体（简称LDMOS）晶体管，该晶体管在1.2GHz到1．4GHz的频率之间带来达500W的RF输出功率。

第七代LDMOS新型基站晶体管

BLC7G22L（S）-130基站功率晶体管基于NXP公司第七代横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）技术，专为高功耗和Doherty放大器应用进行了优化。与上一代产品相比，功率密度提高了20％，功率效率增长了两个百分点，而R th热阻则降低25％以上。第七代LDMOS的性能实现新的突破，达到3．8GHz，且输出电容减少25％，可实现宽频输出匹配，从而设计出更加简单、性能更好的Doherty放大器。

适用工业、科学和医疗频段的大功率晶体管

大功率晶体管系列主要针对HF／VHF市场和2．45GHz的ISM（工业、科学和医疗）频段市场，采用高压射频功率技术50V／28V VHV6 RF LDMOS技术（第6代高电压射频横向扩散金属氧化物半导体），还采用了超模压塑料封装，从而提供了经济高效的解决方案。

阶梯氧化层新型折叠硅横向双扩散功率器件

为了设计功率集成电路所需的低功耗横向功率器件,提出了一种具有阶梯氧化层折叠硅横向双扩散金属-氧化物-半导体(step oxide folding LDMOS,SOFLDMOS)新结构.这种结构将阶梯氧化层覆盖在具有周期分布的折叠硅表面,利用阶梯氧化层的电场调制效应,通过在表面电场分布中引入新的电场峰而使表面电场分布均匀,提高了器件的耐压范围,解决了文献提出的折叠积累型横向双扩散金属-氧化物-半导体器件击穿电压受限的问题.通过三维仿真软件ISE分析获得,SOFLDMOS结构打破了硅的极限关系,充分利用了电场调制效应、多数载流子积累和硅表面导电区倍增效应,漏极饱和电流比一般LDMOS提高3.4倍左右,可以在62 V左右的反向击穿电压条件下,获得0.74 mΩ·cm^2超低的比导通电阻,远低于传统LDMOS相同击穿电压下2.0 mΩ·cm^2比导通电阻,为实现低压功率集成电路对低功耗横向功率器件的要求提供了一种可选的方案.

GGNMOS叉指宽度与金属布线对ESD防护性能的影响

栅接地NMOS(GGNMOS)器件具有与CMOS工艺兼容的制造优势,广泛用于静电放电(ESD)保护。鉴于目前GGNMOS的叉指宽度、叉指数及金属布线方式等外部因素对ESD鲁棒性的影响研究较少,设计了不同的实验对此开展对比分析。首先,基于0.5μm Bipolar-CMOS-DMOS(BCD)工艺设计并制备了一系列GGNMOS待测器件;其次,通过传输线脉冲测试,分析了叉指宽度与叉指数对GGNMOS器件ESD失效电流(It2)的影响,结果表明,在固定总宽度下适当减小叉指宽度有利于提高It2;最后,比较了平行式与交错式两种金属布线方案对It2的影响,结果表明,平行式金属布线下GGNMOS器件的ESD鲁棒性更好。

沟槽栅功率器件栅氧化膜特性的工艺研究

本文分析了沟槽栅功率器件中对栅氧化膜特性造成影响的主要工艺因素,报告了一种获得高性能栅氧特性的方法,并且对栅氧化膜特性改善的机理进行了研究。对于厚度55nm的沟槽栅氧化膜,其正向偏置和反向偏置下的击穿电压都高于30伏特。

新型缓冲层分区电场调制横向双扩散超结功率器件

为了突破传统横向双扩散金属-氧化物-半导体器件(lateral double-diffused MOSFET)击穿电压与比导通电阻的极限关系,本文在缓冲层横向双扩散超结功率器件(super junction LDMOS-SJ LDMOS)结构基础上,提出了具有缓冲层分区新型SJ-LDMOS结构.新结构利用电场调制效应将分区缓冲层产生的电场峰引入超结(super junction)表面而优化了SJ-LDMOS的表面电场分布,缓解了横向LDMOS器件由于受纵向电场影响使横向电场分布不均匀、横向单位耐压量低的问题.利用仿真分析软件ISE分析表明,优化条件下,当缓冲层分区为3时,提出的缓冲层分区SJ-LDMOS表面电场最优,击穿电压达到饱和时较一般LDMOS结构提高了50%左右,较缓冲层SJ-LDMOS结构提高了32%左右,横向单位耐压量达到18.48 V/μm.击穿电压为382 V的缓冲层分区SJ-LDMOS,比导通电阻为25.6 mΩ·cm2,突破了一般LDMOS击穿电压为254 V时比导通电阻为71.8 mΩ·cm2的极限关系.

高功率微波作用下半导体器件失效和防护分析

高功率微波(HPM)通过直接或间接耦合产生的电热效应会干扰电子通信设备的工作,甚至造成不可逆转的损伤或损毁。总结了在高功率微波作用下器件失效性分析和高功率微波防护的国内外研究进展;求解了横向扩散金属氧化物场效应管(LDMOSFET)、异质结双极型晶体管(HBT)、高电子迁移率晶体管(HEMT)在高功率脉冲注入下的电热应力场分布以及阈值功率;提出了用瞬态稳压抑制器(TVS)二极管设计微波防护电路的方法。最后分析了当前研究的局限性以及后续研究方向,为电路系统的设计和安全性评估提供参考。

Si/SiC超结LDMOSFET的短路和温度特性

Si/SiC超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOSFET)能有效改善Si SJ-LDMOSFET阻断电压低、温度特性差和短路可靠性低的问题。采用TCAD软件对Si SJ-LDMOSFET和Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路和温度特性进行研究。当环境温度从300 K上升到400 K时,Si/SiC SJ-LDMOSFET内部最高温度均低于Si SJ-LDMOSFET,表现出良好的抑制自热效应的能力;Si/SiC SJ-LDMOSFET的击穿电压基本保持不变,且饱和电流退化率较低。发生短路时,Si/SiC SJ-LDMOSFET内部最高温度上升率要明显小于Si SJ-LDMOSFET。在环境温度为300 K和400 K时,Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路维持时间相对于Si SJ-LDMOSFET分别增加了230%和266.7%。研究结果显示Si/SiC SJ-LDMOSFET在高温下具有更好的温度稳定性和抗短路能力,适用于高温、高压和高短路可靠性要求的环境中。

基于电荷泵法的N-LDMOS界面态测试技术研究

详细研究了高压N-LDMOS器件的电荷泵(CP)测试技术,指出了高压N-LDMOS器件的特殊结构对其CP测试结果的影响,并解释了高压N-LDMOS器件的CP曲线不饱和的原因,同时对由于不同的源漏偏压造成的高压N-LDMOS器件CP曲线的变化进行了深入的理论分析。这些结论可以为CP法测量界面态密度提供实验指导,同时为更加准确地分析高压LDMOS器件的CP测试曲线提供理论指导。

LDMOS功率器件在T/R组件中工程化应用研究

LDMOS微波功率器件与Si双极器件相比具有输出功率大、效率高、带宽宽等特点,在军用雷达电子系统中的广泛应用也是大势所趋,与其传统应用的区别是射频脉冲工作及饱和区工作。为了实现LDMOS的大规模工程化应用,必须通过调试解决LDMOS在C类或AB类工作条件下的一致性问题,电路设计时带外抑制信号增益,通过减小感应电动势提高器件使用可靠性等设计手段实现该器件的雷达工程应用。

LDMOS漂移区结构优化的模拟

RESURF LDM O S很难兼顾击穿电压和导通电阻对结构的要求。文中采用了D oub le RESURF(双重降低表面电场)新结构,使漂移区更易耗尽。从理论和模拟上验证了D oub le RESURF在漂移区浓度不变时对击穿电压的提高作用以及在保持击穿电压不变的情况下减小导通电阻的效果。同时,在LDM O S结构中加入D oub leRESURF结构也降低了工艺上对精度的要求。为新结构和新工艺的开发研制作前期设计和评估。