行掃描驅(qū)動高壓SOI橫向功率器件與電路特性研究.pdf

1、SOI（Silicon On Insulator，絕緣體上硅）高壓集成電路具有良好的隔離性、高速度、高集成度、低功耗、抗閂鎖和抗輻射等特點，廣泛用于汽車電子、醫(yī)療電子、家用電器、工業(yè)控制、航空航天和照明應用等領域，SOI技術已成為先進硅集成技術的主流技術之一。行掃描驅(qū)動電路作為 SOI集成技術的應用之一，常用于等離子顯示驅(qū)動中。等離子顯示屏是一種新型直視式圖像顯示器件，其具有圖像效果出眾、刷新速度快、壽命長、視角寬、光效及亮度高、工作溫

2、度范圍寬等許多優(yōu)良特性。隨著其技術的廣泛應用，具有自主知識產(chǎn)權的驅(qū)動芯片的開發(fā)意義重大。基于SOI技術的行掃描驅(qū)動電路集合了SOI技術優(yōu)點，相比體硅的驅(qū)動電路更具優(yōu)勢，而其中的高壓SOI橫向功率器件和相關電路的設計至關重要。
　　本文對高壓SOI器件耐壓機理進行研究，建立高壓SOI器件耐壓模型，基于厚膜 SOI材料，研究和設計用于行掃描驅(qū)動的高壓 SOI器件及電路，包括高壓PLDMOS（P-channel Lateral Doub

3、le-diffused MOSFET）、NLDMOS（N-channel Lateral Double-diffused MOSFET），以及分頻器、輸入選擇電路、移位寄存器和電平位移電路等相關電路。本文所采用SOI材料的頂層硅厚度為11μm、埋氧層厚度為1μm，通過器件仿真設計NLDMOS和PLDMOS，研究器件特性并開發(fā)其集成工藝，以滿足驅(qū)動電路應用需求。此外，對行掃描驅(qū)動電路的各個模塊進行設計分析，最終實現(xiàn)SOI基的等離子顯示平板

4、（Plasma Display Panel，簡稱PDP）高壓行掃描驅(qū)動芯片。
　　本文主要工作和創(chuàng)新點如下：
　　1.建立高壓SOI器件耐壓模型，設計高壓SOI NLDMOS和PLDMOS，并開發(fā)相應的集成工藝技術。本文建立了高壓SOI器件橫向和縱向耐壓模型，獲得器件擊穿時的電場電勢分布和RESUFR判據(jù)?；谀Ｐ椭笇?，在11μm厚頂層硅、1μm厚埋氧層的 SOI材料上，設計用于高壓行掃描驅(qū)動電路中的薄柵氧SOI NLDMO

5、S和厚柵氧SOI PLDMOS，研究場板、漂移區(qū)濃度等重要參數(shù)對器件關態(tài)和開態(tài)特性的影響，依此對器件進行優(yōu)化設計。同時，本文開發(fā)了相應的與傳統(tǒng) CMOS工藝相兼容的 SOI高壓集成工藝技術，實驗結果表明設計的高壓SOI NLDMOS和PLDMOS的關態(tài)耐壓分別達到210 V和-240 V。
　　2.提出一種具有部分高K介質(zhì)埋層的SOI PLDMOS。此新器件結構將傳統(tǒng)結構的部分埋氧層替換為介電常數(shù)更高的 Si3N4，降低了漂移區(qū)的

6、積累層電阻，使器件獲得更低的比導通電阻，同時減弱了器件的自熱效應。通過與傳統(tǒng)結構的仿真對比，新結構保持了與傳統(tǒng)結構相當?shù)膿舸╇妷海葘娮杞档土?4％，最高溫度降低了59%。
　　3.設計一種高壓行掃描驅(qū)動電路。設計的電路包括：f/6分頻器（FD）模塊、輸入選擇電路模塊、6 bit移位寄存器模塊、16 bit移位寄存器模塊、輸出信號產(chǎn)生電路模塊和電平位移電路模塊。對每個模塊的原理和功能進行了分析，并仿真設計。本文設計的PDP行