2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管(Lateral Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,LDMOS)由于源極、柵極、漏極這三個電極都分布在器件的同一表面,相較于縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管(Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transis

2、tor,VDMOS)而言,更容易與低壓電路信號通過內(nèi)部連接而實現(xiàn)集成,因此是實現(xiàn)功率集成電路(Power Integrated Circuit,PIC)的關(guān)鍵。功率集成電路(PIC)主要追求的指標是低功耗,所以要求橫向雙擴散 MOS功率器件(LDMOS)的指標是實現(xiàn)高擊穿電壓和低比導通電阻。當前,國內(nèi)外對于橫向雙擴散MOS功率器件主要的研究方向是:如何從新的結(jié)構(gòu),新的工藝,新的材料等方面對擊穿電壓和比導通電阻進行優(yōu)化。本篇論文主要是從新

3、結(jié)構(gòu)方面,對階梯狀場氧化層折疊硅新型橫向雙擴散MOS功率器件和具有P型覆蓋層超級結(jié)橫向雙擴散MOS功率器件這兩種新型橫向雙擴散MOS功率器件的結(jié)構(gòu)、性能進行分析與優(yōu)化,并且對工藝流程進行了設(shè)計。
  首先,本論文提出了階梯狀場氧化層折疊硅新型橫向雙擴散 MOS功率器件(SOFLDMOS),這種結(jié)構(gòu)具有如下幾種特點:第一,這種結(jié)構(gòu)是將硅刻蝕成周期性折疊形狀,使得柵極的導電區(qū)域增加,降低新型SOFLDMOS器件比導通電阻,這點原理類似

4、于 FinFET;第二,由于柵電極延伸到階梯狀場氧化層的表面,從而在正向?qū)〞r漂移區(qū)中產(chǎn)生多數(shù)載流子(電子)的積累層使得其比導通電阻降低。另外,由于新型SOFLDMOS器件是折疊形狀,因此在漂移區(qū)I區(qū)的兩個側(cè)壁也會形成電子的積累,使得漂移區(qū)積累層中電子的數(shù)量劇增,從而降低新型SOFLDMOS器件的比導通電阻;第三,由于新型SOFLDMOS器件是折疊結(jié)構(gòu),在關(guān)態(tài)時通過X和Y方向引入的電場調(diào)制作用(原理類似于超級結(jié))可以提高漂移區(qū)濃度,從而

5、降低其比導通電阻;最后,將階梯狀場氧化層覆蓋在漂移區(qū)的表面,通過階梯狀場氧化層的電場調(diào)制作用使得SOFLDMOS的表面電場在其階梯處產(chǎn)生一個新的電場峰而使得表面電場分布趨于更加均勻。利用仿真軟件ISE-TCAD具體分析了各種參數(shù)對SOFLDMOS性能的影響,結(jié)果表明:通過優(yōu)化SOFLDMOS的主要參數(shù),實現(xiàn)了當擊穿電壓在62V的條件下,獲得較低的比導通電阻為0.74mΩ.cm2。在相同擊穿電壓情況下,其比導通電阻相較于傳統(tǒng)橫向雙擴散MO

6、S功率器件結(jié)構(gòu)的2mΩ.cm2降低了63%左右。
  其次,本論文提出了具有P型覆蓋層超級結(jié)橫向雙擴散MOS功率器件(P covered SJ-LDMOS),這種結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)的N型緩沖層超級結(jié)橫向雙擴散MOS功率器件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,其超級結(jié)區(qū)的N型柱表面部分擴散(或離子注入)一層P型覆蓋層,利用P型覆蓋層與N型緩沖層的相互作用消除傳統(tǒng)超級結(jié)橫向雙擴散MOS功率器件結(jié)構(gòu)存在的襯底輔助耗盡效應(yīng),同時,由于N型緩沖層相當于一條導通路徑,利用

7、P型覆蓋層的電中性作用,提高N型緩沖層的摻雜濃度從而降低了P covered SJ-LDMOS器件的比導通電阻。利用仿真軟件ISE-TCAD具體分析了各種參數(shù)對P covered SJ-LDMOS性能的影響,結(jié)果表明:通過優(yōu)化P covered SJ-LDMOS的主要參數(shù),實現(xiàn)了當擊穿電壓在203V的條件下,獲得4.26mΩ.cm2的比導通電阻。在漂移區(qū)長度都為10μm的情況下,具有P型覆蓋層超級結(jié)橫向雙擴散MOS功率器件結(jié)構(gòu)的比導通電

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