埋氧層減薄的SOI LDMOS器件擊穿特性的研究.pdf

1、高壓功率器件與低壓集成電路器件之間的隔離問題是功率集成電路研究的重點問題之一。由于SOI(Silicon-on-Insulator)技術(shù)能為功率集成電路提供優(yōu)異的介質(zhì)隔離，因此許多從業(yè)者對SOI功率集成電路進行了研究。SOI高壓器件是SOI功率集成電路的核心組件，前者性能是否優(yōu)異將會對后者的性能產(chǎn)生直接影響。本文主要針對SOI高壓器件的耐壓問題進行研究，并通過對SOI高壓器件擊穿特性的分析提出相應(yīng)的解決辦法。
　　本論文首先針對常

2、規(guī)SOI LDMOS器件結(jié)構(gòu)中的N漂移區(qū)長度、N漂移區(qū)摻雜濃度、頂層硅厚度以及埋氧層厚度進行仿真，在分析了上述參數(shù)對應(yīng)的電場分布和擊穿特性的基礎(chǔ)上，指出了上述參數(shù)對器件耐壓和通態(tài)電阻的影響。提出了TND（Trench N-Drift）SOI LDMOS器件結(jié)構(gòu)，指出該結(jié)構(gòu)在提高器件橫向耐壓和減小器件所占芯片面積兩方面所具有的優(yōu)點。
　　傳統(tǒng)的SOI橫向高壓功率器件其大部分縱向耐壓總是依靠厚的埋氧層來承擔(dān)的，當(dāng)埋氧層厚度減薄時，器件

3、縱向耐壓會有較大改變。為保持其縱向耐壓不變乃至增大，引入兩種結(jié)構(gòu)。第一種結(jié)構(gòu)是具有N型埋層的TND SOI LDMOS器件結(jié)構(gòu)。當(dāng)埋氧層承擔(dān)電壓不變時，埋氧層中電場強度與埋氧層厚度成反比，因此可以通過增大埋氧層中的電場強度來達(dá)到減薄埋氧層厚度的目的。由介質(zhì)場增強理論可知，N型埋層的引入可增大埋氧層中電場強度。研究發(fā)現(xiàn)，雖然該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了上述耐壓方面的目的，但N型埋層的引入也同時導(dǎo)致通態(tài)電阻的增加。第二種結(jié)構(gòu)是具有P型埋層的TND SOI