高壓PSOI-LDMOS的機(jī)理研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)的技術(shù)發(fā)展以及微電子行業(yè)的迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度也越來越快，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也面臨著向更高水平發(fā)展的問題，同時(shí)半導(dǎo)體器件在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用愈加廣泛。其中橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體LDMOS作為功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用的主要構(gòu)成部分，在近幾年得到了大量的關(guān)注和應(yīng)用。而其中絕緣層上硅SOI LDMOS結(jié)構(gòu)具有良好的隔離性能等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有自熱效應(yīng)等不足之處。故在此基礎(chǔ)上提出部分絕緣層上硅PSOI LDMOS結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)結(jié)合了傳統(tǒng)

2、結(jié)隔離結(jié)構(gòu)和SOI結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，其襯底能夠承擔(dān)一部分縱向電壓，因此可以提高耐壓能力，并且硅窗能夠抑制SOI結(jié)構(gòu)固有的自熱效應(yīng)。
　　第一部分介紹 LDMOS的基本結(jié)構(gòu)，并介紹常見的結(jié)終端技術(shù)。主要有減小表面電場(chǎng)RESURF原理，以及在RESURF基礎(chǔ)上的Double-RESURF和Triple-RESURF原理，場(chǎng)板技術(shù)，場(chǎng)限環(huán)技術(shù)，橫向變摻雜技術(shù)，結(jié)終端擴(kuò)展技術(shù)和超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)。
　　第二部分先是闡述了SOI基本結(jié)構(gòu)，分析其優(yōu)點(diǎn)

3、和弊端，并闡述制備SOI結(jié)構(gòu)的工藝流程。然后對(duì)于SOI LDMOS器件的擊穿原理進(jìn)行說明，在橫向和縱向方向上分析其耐壓能力，之后在SOI結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上引入PSOI結(jié)構(gòu)，并闡述基本的模型公式。
　　第三部分對(duì)PSOI-LDMOS的尺寸等參數(shù)效應(yīng)進(jìn)行全面的分析，在不同的參數(shù)條件下仿真得出最佳擊穿電壓BVmax，并得出存在最佳的尺寸比例來獲得更高的擊穿電壓。分析發(fā)現(xiàn)窗口長(zhǎng)度和硅膜厚度比例為6是獲得PSOI LDMOS更高BV的優(yōu)化值。并且

4、也優(yōu)化分析了窗口長(zhǎng)度以及漂移區(qū)濃度等參數(shù)。
　　第四部分在PSOI LDMOS的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提出了帶有N型硅島（NIS）和階梯形漂移區(qū)（SDD）的部分絕緣體上硅結(jié)構(gòu)NIS-SDD PSOI LDMOS。在器件橫向以及縱向方向上詳細(xì)分析了電場(chǎng)分布情況，并單獨(dú)對(duì)N型硅島和階梯形漂移區(qū)的作用進(jìn)行闡述。將NIS-SDD PSOI LDMOS與傳統(tǒng)的LDMOS以及帶有N型硅島的PSOI結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行比較，結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)顯著提升擊穿電壓