新型分段淺槽隔離LDMOS器件研究.pdf

1、隨著功率集成電路的迅猛發(fā)展，BCD(Bipolar CMOS DMOS，BCD)工藝已經(jīng)成為主流的功率器件制備技術(shù)。作為BCD工藝核心的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Lateral Double-diffused Metal Oxide Semiconductor，LDMOS)，由于耐壓能力強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)電流大、開關(guān)性能好、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。但由于市場(chǎng)對(duì)更低功耗、更高工作頻率以及更高集成度的不斷追求，迫切需要一種擊穿電壓高

2、、特征導(dǎo)通電阻低、柵漏電容小且可靠性高的功率LDMOS器件。
　　本文研究了新型分段淺槽隔離(Shallow Trench Isolation，STI)LDMOS器件，首先利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Technology Computer Aided Design，TCAD)軟件Sentaurus對(duì)新型分段STI LDMOS器件進(jìn)行仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究了漂移區(qū)長(zhǎng)度、漂移區(qū)摻雜濃度、STI長(zhǎng)度、STI寬度以及柵極場(chǎng)板距離等參數(shù)變化對(duì)器件

3、電學(xué)性能的影響，得到了符合電學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的結(jié)構(gòu)尺寸和工藝參數(shù)。緊接著對(duì)新型分段STI LDMOS器件的可靠性展開研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):Kirk效應(yīng)和寄生NPN晶體管導(dǎo)通是影響維持電壓和開態(tài)擊穿電壓的主要因素，在漏端增加低壓N阱可以使器件的靜電放電響應(yīng)特性符合設(shè)計(jì)窗口的要求，同時(shí)還可以展寬器件的安全工作區(qū);STI拐角處的熱電子注入以及界面態(tài)是造成線性區(qū)電流退化的主要原因，采用圓弧形STI結(jié)構(gòu)可以降低碰撞電離峰值改善器件的熱載流子可靠性。

4、>　　最終仿真結(jié)果顯示，新型分段STI LDMOS器件的閾值電壓為1.2V，關(guān)態(tài)擊穿電壓為32.2V，特征導(dǎo)通電阻為11.78mΩ·mm2，柵漏電容為0.34fF，二次擊穿電流為1.8×10-3A/μm，開態(tài)擊穿電壓為26.9V，最壞應(yīng)力條件下的碰撞電離峰值為2.12×1027cm-3/s，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，實(shí)現(xiàn)了耐壓能力、導(dǎo)通損耗、開關(guān)性能以及可靠性之間良好的平衡關(guān)系。本文的研究成果對(duì)BCD工藝下新型功率LDMOS器件的設(shè)計(jì)具有一