新型高耐壓LDMOS新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及性能研究.pdf

1、橫向雙擴(kuò)散金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管由于其與 CMOS工藝兼容的特點(diǎn)廣泛功率集成電路中，但是器件擊穿電壓與導(dǎo)通電阻存在的相互矛盾的關(guān)系。為了改善擊穿電壓與導(dǎo)通電阻存在的相互矛盾的關(guān)系，橫向功率器件主要研究方向分別為降低比導(dǎo)通電阻以及提高擊穿耐壓兩個(gè)方向，本文在這兩個(gè)方向上都做了相關(guān)研究。
　　針對(duì)降低橫向功率器件比導(dǎo)通電阻，本文通過將超結(jié)技術(shù)應(yīng)用于LDMOS的基礎(chǔ)上提出三維耗盡原理，提出兩種新結(jié)構(gòu)器件：
　　非均勻交叉

2、分布P柱區(qū)超結(jié)LDMOS器件，此結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在N型漂移區(qū)中嵌入非均勻交叉分布P柱區(qū)形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)各個(gè)P柱區(qū)的大小以及位置補(bǔ)償襯底輔助耗盡效應(yīng)的電荷，使得漂移區(qū)完全耗盡得到令人滿意的耐壓，另外三維耗盡應(yīng)用于漂移區(qū)降低了器件的比導(dǎo)通電阻。仿真優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)參數(shù)得到漂移區(qū)長(zhǎng)度為15μm NCDP SJ LDMOS器件的耐壓為330V，比導(dǎo)通電阻為20.97 mΩ·cm2。
　　具有低導(dǎo)通電阻的多超結(jié)LDMOS器件，該結(jié)構(gòu)在橫向以及

3、縱向P/N交叉分布形成多超結(jié)。通過多超結(jié)引入三維耗盡原理提高器件漂移區(qū)摻雜濃度，從而降低導(dǎo)通電阻，另外電場(chǎng)屏蔽效應(yīng)的引入保證了器件獲得高壓。仿真優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)參數(shù)分析得到元胞大小為12μm MSJ LDMOS器件的耐壓為185V，比導(dǎo)通電阻為4.04 mΩ·cm2。
　　針對(duì)提高橫向功率器件擊穿電壓，本文通過在SOI技術(shù)上引入電場(chǎng)調(diào)制效應(yīng)，并且提出兩種新結(jié)構(gòu)器件：
　　基于等電勢(shì)調(diào)制的SOI LDMOS器件，該結(jié)構(gòu)在源側(cè)二氧化

4、硅上表面引入一截浮空埋層。該浮空埋層中的離子通過庫(kù)倫力的作用吸引大量載流子在氧化層表面，增強(qiáng)氧化層內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度，另外在氧化層表面形成一層等勢(shì)層引入等電勢(shì)調(diào)制效應(yīng)調(diào)制器件內(nèi)部電場(chǎng)分布。仿真優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)參數(shù)得到漂移區(qū)長(zhǎng)度為29μm器件的耐壓為550V，比導(dǎo)通電阻為6.97Ω·mm2。
　　具有折疊漂移區(qū)的SOI LDMOS器件，此結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在橫向器件的漂移區(qū)中引入氧化槽增加了器件電離積分長(zhǎng)度，因此可以在較小的漂移區(qū)長(zhǎng)度下獲得較高的耐