高壓SOI LDMOS器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模擬研究.pdf

1、SOI LDMOS器件是基于LDMOS器件的一種新型功率半導(dǎo)體器件。SOI結(jié)構(gòu)具有高速,低功耗,高集成度,抗輻照,易于隔離等優(yōu)點(diǎn),并且可以克服體硅材料的缺點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用在高壓集成電路和功率集成電路中。高壓集成電路在武器裝備,電力電子,工業(yè)自動(dòng)化、航空航天和其它高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。目前國(guó)內(nèi)外的眾多研究人員提出了多種器件結(jié)構(gòu)對(duì)SOI LDMOS器件進(jìn)行改進(jìn),主要集中在器件的擊穿電壓和導(dǎo)通電阻兩個(gè)方面,從而提高器件的性能。

2、>　　 本文主要的研究?jī)?nèi)容是主要是關(guān)于SOI LDMOS的擊穿電壓和比導(dǎo)通電阻兩個(gè)方面。主要包括兩種器件結(jié)構(gòu):具有浮柵結(jié)構(gòu)的SOI LDMOS(FG SOI LDMOS)和溝槽結(jié)構(gòu)的SOI LDMOS(T SOI LDMOS)。具體的研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)研究了具有浮柵結(jié)構(gòu)的SOI LDMOS器件,該器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在器件的場(chǎng)氧化層上分布多個(gè)多晶硅柵極,多次利用類(lèi)場(chǎng)板的結(jié)終端技術(shù),調(diào)節(jié)器件的橫向電場(chǎng)分布,提高器件的擊穿電

3、壓,降低比導(dǎo)通電阻。通過(guò)仿真軟件Silvaco TCAD的仿真結(jié)果表明,在相同的器件尺寸的條件下,通過(guò)對(duì)浮柵的個(gè)數(shù)和尺寸優(yōu)化,得到當(dāng)浮柵的個(gè)數(shù)為5,長(zhǎng)度為0.5μm時(shí),浮柵結(jié)構(gòu)的SOI LDMOS器件的擊穿電壓提高了38.9％,比導(dǎo)通電阻降低了20.5％。最后對(duì)該器件的自熱效應(yīng)進(jìn)行了分析。
　　 (2)研究了具有溝槽結(jié)構(gòu)的SOI LDMOS器件,該器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在柵極邊緣的下方,器件的漂移區(qū)表面刻蝕出溝槽結(jié)構(gòu),溝槽的材料為二氧

4、化硅,由于該材料的臨界擊穿電場(chǎng)比硅的臨界擊穿電場(chǎng)要高,它可以承受更高的電場(chǎng)強(qiáng)度。溝槽結(jié)構(gòu)的存在,可以在不提高器件的導(dǎo)通電阻的情況下提高器件的擊穿電壓,從而使器件的性能得到提高。通過(guò)仿真軟件Silvaco TCAD,得到該器件結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果表明,與普通結(jié)構(gòu)的SOILDMOS器件相比,在相同的器件結(jié)構(gòu)尺寸條件下,通過(guò)對(duì)溝槽的尺寸進(jìn)行優(yōu)化,得到當(dāng)溝槽的長(zhǎng)度為6μm,溝槽的厚度為1.5μm時(shí),溝槽結(jié)構(gòu)的SOI LDMOS器件的擊穿電壓提高了26