本文關(guān)鍵詞：超低比導的新型場板LDMOS研究與實現(xiàn)

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【摘要】：橫向功率MOSFET器件研究的關(guān)鍵在于實現(xiàn)高耐壓和低功耗。然而,耐壓與比導通電阻均強烈受制于漂移區(qū)摻雜濃度,因而存在固有的矛盾關(guān)系(“硅極限”Ron,sp∝BV2.5);對于載流子遷移率較低的P溝道器件,此矛盾關(guān)系尤為凸顯。為了改善器件的耐壓及比導通電阻特性,實現(xiàn)耐壓與比導通電阻的良好折中,本文提出了一種具有正向積累效應的新型延伸柵場板。在導通狀態(tài)下,新型場板在漂移區(qū)表面引入高濃度的多子積累層,其形成超低阻的電流傳輸通道;積累型電流輸運模式使得器件的比導通電阻顯著降低且脫離于漂移區(qū)濃度的強烈制約,從而極大地緩解了耐壓與比導通電阻之間的矛盾關(guān)系。在阻斷狀態(tài)下,采用線性變摻雜技術(shù)的新型場板調(diào)制漂移區(qū)表面電場分布,使得器件耐壓提高;其輔助耗盡作用提高漂移區(qū)優(yōu)化濃度,使得器件比導通電阻進一步降低。此外,新型延伸柵場板克服了阻性場板泄露電流較大的缺陷。本文將新型延伸柵場板技術(shù)引入到兩款不同耐壓級別的P溝道LDMOS器件中,并對其機理、特性及工藝實現(xiàn)方案進行了研究。1.結(jié)合新型延伸柵場板技術(shù)與體內(nèi)場降低技術(shù),本文提出了一款700V耐壓級別的帶延伸柵場板(EG,Extended Gate)與P型浮空層(PFL,P+Floating Layer)的EG PFL pLDMOS器件。新型延伸柵場板的積累型電流輸運模式、耗盡增強機制、電場調(diào)制作用使得器件的耐壓與比導通電阻特性極大地改善;而體內(nèi)場降低技術(shù)引入的P型浮空層對器件體內(nèi)電場的調(diào)制,使得器件的橫、縱向耐壓能力均得以提高。EG PFL p LDMOS器件展現(xiàn)了優(yōu)越的靜態(tài)特性:其耐壓為731V,較常規(guī)pLDMOS器件提高了47%;其比導通電阻為112.6m??cm2,較常規(guī)p LDMOS器件降低了68%。在動態(tài)特性方面,盡管EG PFL pLDMOS器件的關(guān)斷較常規(guī)結(jié)構(gòu)慢,但其開關(guān)損耗并不會明顯增大,因而作為通常工作在較低頻率下的高壓器件,EG PFL p LDMOS器件的動態(tài)特性并無劣勢。最后,展示了EG PFL p LDMOS器件的工藝制造流程及版圖設(shè)計成果,并對實驗細節(jié)作了詳細分析。2.將新型延伸柵場板技術(shù)引入到基礎(chǔ)RESURF結(jié)構(gòu)中,本文提出了一款400V耐壓級別的帶延伸柵場板(EG)的EG pLDMOS器件。EG p LDMOS器件無需引入P型浮空層提升縱向耐壓,結(jié)構(gòu)上的簡化使其工藝實現(xiàn)更為容易。與具有Double-RESURF效應的N-top pLDMOS相比,EG pLDMOS器件不僅引入了積累型電流輸運模式,而且在不影響電流路徑寬度的情況下增強了對漂移區(qū)的耗盡作用;此外,采用線性變摻雜技術(shù)的場板對漂移區(qū)表面電場具有明顯更優(yōu)的調(diào)制效果。因此,EG p LDMOS器件的耐壓與比導通電阻特性得到顯著的改善:其耐壓為440V,較N-top p LDMOS器件提高了30.6%;其比導通電阻為47.1m??cm2,較N-top pLDMOS器件降低了61.8%。最后,設(shè)計了實現(xiàn)EG pLDMOS器件的可行工藝方案。
【關(guān)鍵詞】：LDMOS 積累型場板 比導通電阻 擊穿電壓
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN386.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 功率MOSFET器件概述11-13
• 1.2 橫向功率MOSFET器件簡介13-17
• 1.2.1 研究熱點14
• 1.2.2 研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 本文主要工作17-19
• 第二章 橫向MOSFET器件耐壓及比導通電阻改善技術(shù)19-30
• 2.1 傳統(tǒng)場板技術(shù)19-21
• 2.2 橫向線性變摻雜技術(shù)21-23
• 2.3 耗盡增強技術(shù)23-26
• 2.4 積累型場板研究26-29
• 2.4.1 積累型電流輸運模式27-28
• 2.4.2 新型場板結(jié)構(gòu)及機理研究28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 具新型場板的 700V級REBULF LDMOS器件研究與實現(xiàn)30-51
• 3.1 EG PFL p LDMOS器件的結(jié)構(gòu)機理及參數(shù)設(shè)定30-32
• 3.2 EG PFL p LDMOS器件的靜態(tài)特性32-42
• 3.2.1 導通特性33-35
• 3.2.2 阻斷特性35-37
• 3.2.3 關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化37-41
• 3.2.4 靜態(tài)特性小結(jié)41-42
• 3.3 EG PFL p LDMOS器件的動態(tài)特性42-45
• 3.4 EG PFL p LDMOS器件的實現(xiàn)45-50
• 3.4.1 工藝實現(xiàn)45-48
• 3.4.2 版圖設(shè)計48-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第四章 具有新型場板的 400V級RESURF LDMOS器件研究51-62
• 4.1 EG pLDMOS器件的結(jié)構(gòu)機理及參數(shù)設(shè)定51-52
• 4.2 EG pLDMOS器件的導通與阻斷特性52-59
• 4.2.1 導通特性52-55
• 4.2.2 阻斷特性55-57
• 4.2.3 關(guān)鍵參數(shù)的影響57-59
• 4.3 EG pLDMOS器件的工藝方案59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 結(jié)論62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-68
• 攻碩期間取得的研究成果68-69

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何進,張興,黃如,王陽元;平面結(jié)場板結(jié)構(gòu)表面場分布的二維解析[J];半導體學報;2001年07期

2 許帥;徐政;吳曉鶇;;硅化鈦場板的工藝條件與特性研究[J];電子與封裝;2013年10期

3 張波;提高器件耐壓的非均勻氧化層場板技術(shù)[J];半導體技術(shù);1988年04期

4 張e，

本文編號：916910