超低比导的新型场板LDMOS研究与实现

发布时间：2017-09-25 10:47

  本文关键词：超低比导的新型场板LDMOS研究与实现

  更多相关文章： LDMOS 积累型场板 比导通电阻 击穿电压

【摘要】：横向功率MOSFET器件研究的关键在于实现高耐压和低功耗。然而,耐压与比导通电阻均强烈受制于漂移区掺杂浓度,因而存在固有的矛盾关系(“硅极限”Ron,sp∝BV2.5);对于载流子迁移率较低的P沟道器件,此矛盾关系尤为凸显。为了改善器件的耐压及比导通电阻特性,实现耐压与比导通电阻的良好折中,本文提出了一种具有正向积累效应的新型延伸栅场板。在导通状态下,新型场板在漂移区表面引入高浓度的多子积累层,其形成超低阻的电流传输通道;积累型电流输运模式使得器件的比导通电阻显著降低且脱离于漂移区浓度的强烈制约,从而极大地缓解了耐压与比导通电阻之间的矛盾关系。在阻断状态下,采用线性变掺杂技术的新型场板调制漂移区表面电场分布,使得器件耐压提高;其辅助耗尽作用提高漂移区优化浓度,使得器件比导通电阻进一步降低。此外,新型延伸栅场板克服了阻性场板泄露电流较大的缺陷。本文将新型延伸栅场板技术引入到两款不同耐压级别的P沟道LDMOS器件中,并对其机理、特性及工艺实现方案进行了研究。1.结合新型延伸栅场板技术与体内场降低技术,本文提出了一款700V耐压级别的带延伸栅场板(EG,Extended Gate)与P型浮空层(PFL,P+Floating Layer)的EG PFL pLDMOS器件。新型延伸栅场板的积累型电流输运模式、耗尽增强机制、电场调制作用使得器件的耐压与比导通电阻特性极大地改善;而体内场降低技术引入的P型浮空层对器件体内电场的调制,使得器件的横、纵向耐压能力均得以提高。EG PFL p LDMOS器件展现了优越的静态特性:其耐压为731V,较常规pLDMOS器件提高了47%;其比导通电阻为112.6m??cm2,较常规p LDMOS器件降低了68%。在动态特性方面,尽管EG PFL pLDMOS器件的关断较常规结构慢,但其开关损耗并不会明显增大,因而作为通常工作在较低频率下的高压器件,EG PFL p LDMOS器件的动态特性并无劣势。最后,展示了EG PFL p LDMOS器件的工艺制造流程及版图设计成果,并对实验细节作了详细分析。2.将新型延伸栅场板技术引入到基础RESURF结构中,本文提出了一款400V耐压级别的带延伸栅场板(EG)的EG pLDMOS器件。EG p LDMOS器件无需引入P型浮空层提升纵向耐压,结构上的简化使其工艺实现更为容易。与具有Double-RESURF效应的N-top pLDMOS相比,EG pLDMOS器件不仅引入了积累型电流输运模式,而且在不影响电流路径宽度的情况下增强了对漂移区的耗尽作用;此外,采用线性变掺杂技术的场板对漂移区表面电场具有明显更优的调制效果。因此,EG p LDMOS器件的耐压与比导通电阻特性得到显著的改善:其耐压为440V,较N-top p LDMOS器件提高了30.6%;其比导通电阻为47.1m??cm2,较N-top pLDMOS器件降低了61.8%。最后,设计了实现EG pLDMOS器件的可行工艺方案。
【关键词】：LDMOS 积累型场板 比导通电阻 击穿电压
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN386.1
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 功率MOSFET器件概述11-13
• 1.2 横向功率MOSFET器件简介13-17
• 1.2.1 研究热点14
• 1.2.2 研究现状14-17
• 1.3 本文主要工作17-19
• 第二章 横向MOSFET器件耐压及比导通电阻改善技术19-30
• 2.1 传统场板技术19-21
• 2.2 横向线性变掺杂技术21-23
• 2.3 耗尽增强技术23-26
• 2.4 积累型场板研究26-29
• 2.4.1 积累型电流输运模式27-28
• 2.4.2 新型场板结构及机理研究28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 具新型场板的 700V级REBULF LDMOS器件研究与实现30-51
• 3.1 EG PFL p LDMOS器件的结构机理及参数设定30-32
• 3.2 EG PFL p LDMOS器件的静态特性32-42
• 3.2.1 导通特性33-35
• 3.2.2 阻断特性35-37
• 3.2.3 关键参数优化37-41
• 3.2.4 静态特性小结41-42
• 3.3 EG PFL p LDMOS器件的动态特性42-45
• 3.4 EG PFL p LDMOS器件的实现45-50
• 3.4.1 工艺实现45-48
• 3.4.2 版图设计48-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 具有新型场板的 400V级RESURF LDMOS器件研究51-62
• 4.1 EG pLDMOS器件的结构机理及参数设定51-52
• 4.2 EG pLDMOS器件的导通与阻断特性52-59
• 4.2.1 导通特性52-55
• 4.2.2 阻断特性55-57
• 4.2.3 关键参数的影响57-59
• 4.3 EG pLDMOS器件的工艺方案59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 结论62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 攻硕期间取得的研究成果68-69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 何进,张兴,黄如,王阳元;平面结场板结构表面场分布的二维解析[J];半导体学报;2001年07期

2 许帅;徐政;吴晓鸫;;硅化钛场板的工艺条件与特性研究[J];电子与封装;2013年10期

3 张波;提高器件耐压的非均匀氧化层场板技术[J];半导体技术;1988年04期

4 张e，

本文编号：916910