具有n-top層的triple RESURF LDMOS器件與模型研究.pdf

1、現(xiàn)代功率電子技術(shù)要求功率器件具有高壓、高速、低功耗等優(yōu)良特性。而橫向功率器件 LDMOS經(jīng)常作為開關(guān)器件使用，要求其具有高的擊穿電壓與低的比導(dǎo)通電阻以滿足在多種高壓應(yīng)用中的電流需求。Triple RESURF技術(shù)對(duì)于優(yōu)化器件擊穿電壓與比導(dǎo)通電阻之間的矛盾關(guān)系有著十分優(yōu)良的效果。本論文是基于之前所提出的一種具有n-top層的triple RESURF LDMOS結(jié)構(gòu)器件；相較于傳統(tǒng)triple RESURF LDMOS，由于在漂移區(qū)表面引

2、入了高摻雜的n型雜質(zhì)層，該結(jié)構(gòu)器件可在擊穿電壓保持不變的情況下，比導(dǎo)通電阻得到進(jìn)一步降低。
　　在本論文中，首先對(duì)具有n-top層的triple RESURF LDMOS器件進(jìn)行模型建立，包括體硅器件的模型與SOI器件的模型。通過求解二維泊松方程，推導(dǎo)出該結(jié)構(gòu)器件的表面電勢(shì)分布和電場(chǎng)分布與擊穿電壓理論分析方程。同時(shí)，推導(dǎo)出器件表面n-top層的最大劑量，該理論最大n-top層劑量可以為設(shè)計(jì)者提供指導(dǎo)，使得器件在保持高的擊穿電壓情況

3、下，實(shí)現(xiàn)最低的比導(dǎo)通電阻。將所推導(dǎo)的兩種模型與相應(yīng)的仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果一致，證明了模型的正確性。
　　其次，基于所提出的具有n-top層的triple RESURF LDMOS結(jié)構(gòu)，優(yōu)化該結(jié)構(gòu)的襯底終端結(jié)構(gòu)，進(jìn)行相應(yīng)尺寸參數(shù)的拉偏實(shí)驗(yàn)以解決其襯底終端區(qū)域過渡區(qū)提前擊穿的問題，并分析各個(gè)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)影響。最新一次的實(shí)驗(yàn)電子顯微照片與首次實(shí)驗(yàn)照片相比較，顯示了在最優(yōu)條件下器件擊穿點(diǎn)從終端過渡區(qū)域轉(zhuǎn)移到了直道區(qū)表面，解決

4、了終端結(jié)構(gòu)中過渡區(qū)電荷不平衡的問題，得到了更優(yōu)化的擊穿電壓。
　　再次，推導(dǎo)出具有n-top層的triple RESURF LDMOS的硅極限理論模型，即比導(dǎo)通電阻與擊穿電壓的理論指數(shù)關(guān)系，為 Ron,sp=5.93×10-6×20×BV2。該硅極限模型顯示該結(jié)構(gòu)器件打破了其他一維RESURF器件硅極限關(guān)系。將模型推導(dǎo)關(guān)系與仿真趨勢(shì)進(jìn)行擬合，結(jié)果的一致性證明了該模型的正確性。實(shí)驗(yàn)研制了700V的具有n-top層的triple RE