二维类超结LDMOS新结构研究
[Abstract]:Transverse double-diffused metal oxide semiconductor (Lateral Double-diffused MOS FET,LDMOS) devices have been widely used in power integrated circuits because their electrodes are located on the surface of the devices and the fabrication process is simple. Breakdown voltage and on-resistance are the key parameters to be taken into account in the design of LDMOS. How to improve the compromise between them has become a hot research topic. Superjunction has the characteristics of low on resistance and high voltage resistance. However, in the process of applying superjunction to transverse power devices, there exists the problem of substrate-assisted depletion, which greatly worsens the performance of the devices. Moreover, the manufacturing process of traditional 3D superjunction devices is complex and the cost is high. Based on the idea of charge balance, two kinds of two-dimensional superjunction-like LDMOS structures are proposed in this paper. The breakdown voltage and on-resistance of the new structures are compared with the conventional structures by means of two-dimensional device simulation software ME DICI. At the same time, the main parameters affecting the performance of the new structure are simulated and analyzed. The simulation results show that the tradeoff between the breakdown voltage and on-resistance of the new structure is much higher than that of the conventional structure. The specific results are as follows: (1) the substrate-assisted depletion effect of two-dimensional SJ/RESURF LDMOS-like devices is the most serious at the leakage end. The new structure introduces the RESURF region in the drift region near the leakage end, and exhausts the P-column region from the leakage end. The breakdown voltage of the device is increased. The simulation results show that the breakdown voltage of the new structure is 407V at the same doping concentration in the superjunction region and the same drift region length (25 渭 m). However, the breakdown voltage of the conventional two-dimensional transverse superjunction LDMOS is 202 V. (2) the substrate-assisted depletion caused by the longitudinal electric field causes the supercharge in the P-column when the two-dimensional SJ/RESURF LDMOS-like devices with step doping in the P-column have reverse withstand voltage. The concentration of excess charge increases gradually from source to drain. Based on this, the P-column region in the super-junction column is doped step by step in the new structure, and the doping concentration decreases gradually from the source side to the missing one. On the one hand, the new peak electric field produced by slow-changing junction can be used to adjust the surface electric field of the device by designing the charge doping concentration as ladder distribution in the P-column region, so that the electric field in the drift region can be evenly distributed. On the other hand, compared with the previous step doping in the N-column region, the P-column ladder doping in the new structure can increase the doping concentration in the N-column region and reduce the drift-zone resistance in the on-off state. The simulation results show that under the same doping conditions and drift region length (45 渭 m), the breakdown voltage of two-dimensional SJ/R ESURF LDMOS-like devices with step doping in the P-column region can reach 743V. The two-dimensional SJ/RESURF LDMOS-like devices with uniform doping in the P-column region have only 528V.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN386
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,本文编号:2467249
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