1200V MR D-RESURF LDMOS与BCD兼容工艺研究

提出具有p埋层的1200V多区双RESURF(MR D-RESURF) LDMOS, 在单RESURF(S-RESURF)结构的n漂移区表面引入多个p掺杂区,并在源区下引入p埋层,二者的附加场调制器件原来的场,以改善其场分布;同时由于电荷补偿,提高了漂移区n型杂质的浓度,降低了导通电阻.开发1200V高压BCD(BJT,CMOS,DMOS)兼容工艺,在标准CMOS工艺的基础上增加pn结对通隔离,用于形成DMOS器件D-RESURF的p-top注入两步工序,实现了BJT,CMOS与高压DMOS器件的单片集成.应用此工艺研制出一种BCD单片集成的功率半桥驱动电路,其中LDMOS,nMOS,pMOS,npn的耐压分别为1210,43.8,-27和76V.结果表明,此兼容工艺适用于高压领域的电路设计中.     

基于薄外延技术的高压BCD兼容工艺

针对高压应用领域,开发了一种基于薄外延技术的高压BCD兼容工艺,实现了900V高压双RESURF LDMOS与低压CMOS,BJT器件的单片集成.与传统厚外延技术相比,工艺中n型外延层的厚度减小为9μm,因此形成pn结对通隔离的扩散处理时间被极大减小,结隔离有更小的横向扩散,节约了芯片面积,并改善了工艺的兼容性.应用此单层多晶、单层金属高压BCD兼容工艺,成功研制出一种基于耦合式电平位移结构的高压半桥栅极驱动电路,电路高端浮动偏置电压为880V.     

基于薄外延技术的高压BCD兼容工艺

针对高压应用领域,开发了一种基于薄外延技术的高压BCD兼容工艺,实现了900V高压双RESURF LDMOS与低压CMOS,BJT器件的单片集成.与传统厚外延技术相比,工艺中n型外延层的厚度减小为9μm,因此形成pn结对通隔离的扩散处理时间被极大减小,结隔离有更小的横向扩散,节约了芯片面积,并改善了工艺的兼容性.应用此单层多晶、单层金属高压BCD兼容工艺,成功研制出一种基于耦合式电平位移结构的高压半桥栅极驱动电路,电路高端浮动偏置电压为880V.     

有n埋层结构的1200V横向变掺杂双RESURF LDMOS研制

提出有n埋层的横向变掺杂双RESURF 新结构高压LDMOS器件.该结构器件与常规LDMOS相比,采用了相对较薄的外延层,使之与标准CMOS工艺的兼容性得到了改善.基于二维器件仿真软件MEDICI分析了n埋层的浓度、长度和p－降场层的杂质浓度分布对器件耐压的影响,并进行了器件和工艺的优化设计.在国内工艺生产线成功地研制出1200V高压LDMOS,并已用于1200V功率集成电路中.     

有n埋层结构的1200V横向变掺杂双RESURF LDMOS研制

提出有n埋层的横向变掺杂双RESURF 新结构高压LDMOS器件.该结构器件与常规LDMOS相比,采用了相对较薄的外延层,使之与标准CMOS工艺的兼容性得到了改善.基于二维器件仿真软件MEDICI分析了n埋层的浓度、长度和p-降场层的杂质浓度分布对器件耐压的影响,并进行了器件和工艺的优化设计.在国内工艺生产线成功地研制出1200V高压LDMOS,并已用于1200V功率集成电路中.     

一种用于高压应用的700V BCD工艺平台

针对高压应用领域,建立了一种700V的高压 BCD兼容工艺平台。采用全注入技术在p型单晶衬底上,仅用10张光刻版即实现了700V nLDMOS、200V nLDMOS、80V nLDMOS、60V nLDMOS、40V nLDMOS、700V nJFET和低压器件的单片集成。工艺中没有采用外延层或埋层,极大地节约了制造成本。其中,高压双RESURF LDMOS的击穿电压为800V,比导通电阻为206.2 mohm.cm₂。该700V 高压 BCD兼容工艺平台具有低成本、工艺简单的优势,可使得功率集成电路产品具有较小的芯片面积。     

基于超薄外延技术的双扩散新型D-RESURF LDMOS设计

文中针对高压节能应用领域,开发了一种基于超薄外延技术的双扩散BCD兼容工艺,实现了一种新型D-RESURF结构的700V LDMOS设计。结构中N型外延的厚度减小为4.5μm,漂移区长度缩减至70μm,使得芯片面积和制造成本大幅减小。并通过仿真设计,优化了器件结构的表面电场分布,使反向击穿电压达到700V的同时,使器件导通电阻降为33Ω·mm2。流片结果表明,功率管可以达到设计要求。     

一种带埋层的超低比导通电阻槽型LDMOS

提出了一种带n型浮空埋层的超低比导通电阻的变k槽型LDMOS(TLDMOS)。新结构在漂移区内引入变介电常数(VK)的深槽结构和自驱动的U型p区,不仅可提高漂移区的掺杂浓度,还可优化体内电场分布。衬底中引入的n埋层在器件阻断时进一步调制漂移区的电场分布。同时,额外p衬底/n埋层结的引入提高了LDMOS的纵向耐压。导通时,由于集成低压电源施加于U型p区,在其周围产生的电子积累层使器件在不增加栅电荷的情况下显著降低了比导通电阻(Ron,sp)。仿真结果表明,与传统TLDMOS相比,在相同元胞尺寸下,新结构的击穿电压提高了59.3%,Ron,sp降低了86.3%。     

用于PDP扫描驱动的双高压p-LDMOS及其兼容工艺

报道了基于硅外延BCD工艺的高栅源、高漏源电压的功率pMOS的设计.采用1μm厚的场氧化层作为栅氧介质及RESURF原理优化的漏极漂移区,器件面积为80μm×80μm,工艺上简化为18次光刻,兼容标准CMOS、双极管和高压VDMOS.测试管耐压超过200V,集成于64路170V PDP扫描驱动芯片,通过了上机测试.     

一种新型高压Triple RESURF SOI LDMOS

提出了一种新型Triple RESURF SOI LDMOS结构,该结构有一个Ｐ型埋层。首先,耗尽层能够在Ｐ型埋层的上下同时扩展与Triple RESURF机理相同,使得漂移区浓度提高,导通电阻降低。其次,当漂移区浓度较高时,Ｐ型埋层起到了降低体内电场的作用,并能够提高漏端纵向电场使得其电场分布更加均匀从而耐压增加。Triple RESURF结构在SOI LDMOS中首次提出。在６微米厚的SOI层以及２微米厚的埋氧层中获得了耐压300V的Triple RESURF SOI LDMOS,其导通电阻从Double RESURF SOI LDMOS的17.2mΩ.cm2降低到13.8mΩ.cm2。当外延层厚度增加时, Triple RESURF结构的效果更加明显,在相同耐压下,相对于Double RESURF,该结构能够在400V和550V的SOI LDMOS中分别降低29%和38%的导通电阻。     

On-State Breakdown Model for High Voltage RESURF LDMOS

An analytical breakdown model under on-state condition for high voltage RESURF LDMOS is proposed.The model considers the drift velocity saturation of carriers and influence of parasitic bipolar transistor.As a result,electric field profile of n-drift in LDMOS at on-state is obtained.Based on this model,the electric SOA of LDMOS can be determined.The analytical results partially fit to our numerical (by MEDICI) and experiment results.This model is an aid to understand the device physics during on-state accurately and it also directs high voltage LDMOS design.     

高压RESURF LDMOS开态击穿模型

建立了高压RESURF LDMOS的开态击穿模型.该模型考虑了载流子的速度饱和现象和寄生双极性晶体管的影响,获得了开态下LDMOS漂移区中的电场分布.基于该模型可以计算出高压 RESURF LDMOS的电学SOA.数值模拟和实验结果部分验证了模型的正确性.该模型有助于深入理解LDMOS开态击穿的物理过程,可用于指导高压LDMOS的设计.     

600 V高低压兼容BCD工艺及驱动电路设计

基于高压功率集成电路的关键参数性能要求和现有工艺条件,在国内3μmCMOS工艺基础上,开发出8～9μm薄外延上的600VLDMOS器件及高低压兼容BCD工艺,并设计出几款600V高压半桥栅驱动电路。该工艺在标准3μm工艺基础上增加N埋层、P埋层及P-top层,P埋层和P阱对通隔离,形成各自独立的N-外延岛。实验测试结果表明:LDMOS管耐压达680V以上,低压NMOS、PMOS及NPN器件绝对耐压达36V以上,稳压二极管稳压值为5.3V。按该工艺进行设计流片的电路整体参数性能满足应用要求,浮动偏置电压达780V以上。     

A new technique in LDMOS transistors to improve the breakdown voltage and the lattice temperature

A new technique for high breakdown voltage of the LDMOS device is proposed in this paper. The main idea in the proposed technique is to insert the P⁺ silicon windows in the buried oxide at the interface of the n-drift to improve the breakdown voltage, electric field and maximum lattice temperature. The proposed structure is called as P⁺ window LDMOS (PW-LDMOS). It is shown by extending the depletion region between the P⁺ windows and the n-drift region, the breakdown voltage of PW-LDMOS increases to 405 V from 84 V of the conventional LDMOS on 1 µm silicon layer and 2 µm buried oxide layer. Also, effective values of doping, length, and depth of P⁺ window are investigated in the breakdown voltage. Moreover, a self-heating-effect is alleviated by the silicon windows in comparison with the conventional LDMOS. All the achieved results have been extracted by two-dimensional and two-carriers simulator ATLAS.     

SOI基双级RESURF二维解析模型

提出了SOI基双级RESURF二维解析模型．基于二维Poisson方程，获得了表面电势和电场分布解析表达式，给出了SOI的双级和单级RESURF条件统一判据，得到RESURF浓度优化区(DOR，doping optimal region）,研究表明该判据和DOR还可用于其他单层或双层漂移区结构．根据此模型，对双级RESURF结构的降场机理和击穿特性进行了研究，并利用二维器件仿真器MEDICI进行了数值仿真．以此为指导成功研制了耐压为560V和720V的双级RESURF高压SOI LDMOS．解析解、数值解和实验结果吻合得较好．     

BCD工艺概述

介绍了BCD(bipolar CMOS DMOS)的工艺原理、特点和发展前景.对BCD工艺兼容性进行了说明,着重阐述了LDMOS的工艺原理和关键工艺设计考虑.文章结合应用,指出BCD工艺朝着高压、高功率、高密度三个主要方向分化发展,并对BCD工艺的最新进展作了概述.对电源管理和显示驱动这两大市场驱动进行了分析,并对国内企业进入该领域所面临的机会与挑战作了阐述与展望.     

A novel double RESURF LDMOS for HVIC's

The viability of a fully implanted double RESURF technology using a linearly varying doping of p-layer at the surface [Electron. Lett. 32 (12) (1996) 1092-1093] is demonstrated for the first time. Incorporating such a layer allows the drift region charge to be doubled without degradation of breakdown voltage. Experimental results of a high-voltage LDMOS in such a technology show a reduction in the on-resistance by one-half of that of a conventional RESURF based structure.