厚膜SOI-LDMOS安全工作區(qū)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、智能功率芯片由于具備低功耗、高可靠性、低成本等多重優(yōu)勢(shì)，目前被廣泛應(yīng)用在電源管理、智能開關(guān)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、線性穩(wěn)壓器等方面。絕緣體上硅橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件(Silicon on insulator-lateraldiffused metal oxide semiconductor, SOI-LDMOS)是智能功率芯片中高壓電平轉(zhuǎn)換電路的重要元器件，要求其不僅具有高耐壓和低導(dǎo)通電阻，同時(shí)必須具備寬安全工作區(qū)，以應(yīng)對(duì)在不同環(huán)境下出現(xiàn)的可

2、靠性問題。在散熱性能較差的SOI襯底材料上，擴(kuò)展安全工作區(qū)成為目前研究難題。
　　本文分析了SOI-LDMOS器件的電安全工作區(qū)和熱安全工作區(qū)的觸發(fā)機(jī)理，并通過對(duì)傳統(tǒng)LDMOS結(jié)構(gòu)仿真發(fā)現(xiàn)引起器件失效原因。漏端場(chǎng)板下方硅表面發(fā)生雪崩二次擊穿是制約電安全工作區(qū)范圍的關(guān)鍵因素，寄生三極管開啟是影響熱安全工作區(qū)范圍的關(guān)鍵因素。根據(jù)這兩點(diǎn)關(guān)鍵因素，本文提出了一種P埋層和階梯埋氧層相結(jié)合的SOI-LDMOS新結(jié)構(gòu)(Step Partial

3、SOI with P-type buried layer, PSP-LDMOS)，該結(jié)構(gòu)采用薄氧化層上淀積P埋層的方法，增大器件散熱和擴(kuò)展電流路徑，實(shí)現(xiàn)寬安全工作區(qū)。最后，對(duì)新結(jié)構(gòu)的工藝流程和版圖分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　流片測(cè)試結(jié)果表明:本論文所設(shè)計(jì)的PSP-LDMOS器件電安全工作區(qū)折回點(diǎn)電壓為563V，熱安全工作區(qū)開態(tài)擊穿電壓為475V，熱安全工作區(qū)范圍為4.06W/μm，同時(shí)導(dǎo)通電阻等其他電學(xué)參數(shù)也得到了優(yōu)化提高，滿足550V功