平面结场板结构表面场分布的二维解析

提出了基于二维泊松方程解的平面结场板结构的二维表面电场解析物理模型.在该模型基础上,分析了衬底掺杂浓度、场板厚度和长度对二维表面场分布的影响.解析预言的场分布与击穿电压的计算结果与先前的数值分析基本符合.该模型为场板结构的优化设计提供了理论基础.     

场板结构浅平面结高压器件

本文采用浅平面结制作场板结构高压器件，根据二维模拟器件击穿电压分析结果选择器件参数：深，场氧化层厚度，场板宽度和内部电极间距。结果，半绝缘钝化结构击穿电压的计算值与实验值相关较大，而绝缘层钝化结构的两者较接近。     

圆柱突变结击穿电压及电场沿结边的分布

基于横向侧扩散与纵向体扩散结深构成椭圆形冶金结外形这一与工艺实际相符合的假设，通过圆柱对称解的归一化，提出了平面结击穿电场沿结边分布的解析解。理论结果阐述了不同结深及结边形状对边缘区击穿电压的影响规律，说明了表面南击穿电压总是小于体内击穿电压的原因。     

关于圆柱边界突变结的击穿电压

求出了平面工艺所得圆柱边界的突变结的电位分布的解析解.它由若干项拉普拉斯方程的解和一项泊松方程的解组成.此解不象通常的圆柱对称解:在圆柱与平面的交界部分不存在不匹配.计算了击穿电压,其值略高于过去常用平面结击穿电压值,且用一个简单表示式表示.     

多场限环平面结击穿电压的解析计算

本文介绍了多场限环平面结的主、环结及各环结间穿通击穿的模型,推导出了穿通击穿电压的计算公式。利用等位线概念,得到了各结电压与穿通电压的关系式。使用所得解析式求出的主要结果与数值方法的结论相吻合,本方法对于浅结高压器件具有较好的精度,亦可作为数值方法的辅助工具,用来初步估算场限环的参数。     

圆柱突变结击穿电压及电场沿结边的分布

基于横向侧扩散与纵向体扩散结深构成椭圆形冶金结外形这一与工艺实际相符合的假设 ,通过圆柱对称解的归一化 ,提出了平面结击穿电场沿结边分布的解析解。理论结果阐述了不同结深及结边形状对边缘区击穿电压的影响规律 ,说明了表面击穿电压总是小于体内击穿电压的原因。     

新的二维解析方法预言场限环结构的电压分布和边界峰值电场及环间距的优化

提出了一个新的二维解析方法预言场限环结构的电压分布和边界峰值电场及环间距优化.采用与平面结物理机理最接近的圆柱坐标对称解进行分析,给出了场限环结构极为简单的各电压和边界峰值电场表达式. 讨论了不同环间距和反偏电压对场限环电压的影响,并用流行的2-D半导体器件模拟工具MEDICI对解析计算进行了验证. 根据临界电场击穿近似,讨论了环间距的优化设计并给出了优化环间距表达式. 在一定结深和掺杂浓度时,理论计算给出了与数值分析一致的优化环间距和最高击穿电压值.     

新的二维解析方法预言场限环结构的电压分布和边界峰值电场及环间距的优化

提出了一个新的二维解析方法预言场限环结构的电压分布和边界峰值电场及环间距优化 .采用与平面结物理机理最接近的圆柱坐标对称解进行分析 ,给出了场限环结构极为简单的各电压和边界峰值电场表达式 .讨论了不同环间距和反偏电压对场限环电压的影响 ,并用流行的 2 - D半导体器件模拟工具 MEDICI对解析计算进行了验证 .根据临界电场击穿近似 ,讨论了环间距的优化设计并给出了优化环间距表达式 .在一定结深和掺杂浓度时 ,理论计算给出了与数值分析一致的优化环间距和最高击穿电压值 .     

电阻场板LDMOS表面电场解析模型及优化设计

提出具有电阻场板(Resistive field plate,RFP)硅基LDMOS表面电场和击穿电压解析模型。基于求解二维Poisson方程,此模型给出了二维表面电场和电势与器件结构参数和漏偏压关系的解析表达式;计算漂移区长度与击穿电压的关系,提出了一种优化高压器件的有效方法。解析结果与用MEDICI模拟的数值结果吻合较好,验证了模型的准确性,该模型可用于体硅RFPLDMOS的设计优化。     

平等平面穿通结穿电压的计算及比较

本文研究平行平面穿通结击穿电压的计算,首先根据电离率积分方程得出以归一化外延层厚度为变量的穿通结击穿电压拟合表达式,然后以此为基础,比较了另两种解析方法计算穿通结击穿电压的结果,分析表明：校正临界电场法可给出与率积分模式一致的击穿电压,而经典鉴电场法将导致较大的误差。     

硅材料功率半导体器件结终端技术的新发展

综述了硅材料功率半导体器件常用结终端技术的新发展.介绍了场板、场限环、结终端延伸、横向变掺杂、深槽、超结器件的终端等一系列终端技术发展中出现的新结构、新原理和新数据,并对其优缺点与适用范围进行了说明.     

一种新型4H-SiC BJT结终端结构研究

设计了一种应用于4H-SiC BJT的新型结终端结构。该新型结终端结构通过对基区外围进行刻蚀形成单层刻蚀型外延终端,辅助耐压的p+环位于刻蚀型外延终端的表面,采用离子注入的方式,与基极接触的p+区同时形成。借助半导体数值分析软件SILVACO,对基区外围的刻蚀厚度和p+环的间距进行了优化。仿真分析结果表明,当刻蚀厚度为0.8μm,环间距分别为8,10和9μm时,能获得最高击穿电压。新结构与传统保护环(GR)和传统结终端外延(JTE)相比,BVCEO分别提高了34%和15%。利用该新型终端结构,得到共发射极电流增益β>47、共发射极击穿电压BVCEO为1 570V的4H-SiC BJT器件。     

对拥有结终端保护的高压4H-SiC PIN二极管的研究

在对4H-SiC高压PIN二极管进行了理论分析的基础上,利用仿真软件ISE10.0对具有结终端保护的高压4H-SiC PIN二极管耐压特性进行了模拟仿真计算,并取得了很多有价值的计算结果。利用平面制造工艺,结合仿真提取的参数,试制了高压4H-SiC PIN二极管。实验测试结果表明,仿真计算的结果与实际样品测试的数据一致性较好,实测此器件击穿电压值已达到1 650V。     

单场限环结构的表面电场分布及环间距的优化

基于横向扩散与纵向扩散构成的冶金结边界为椭圆形这一特点,讨论单场限环结构表面电场强度的分布,给出表面电场强度、主结及环结分担电压的解析表达式。在纵向结深和掺杂浓度一定的条件下,根据临界电场击穿理论,讨论环间距的优化设计方法。单场限环结构主结环结间表面电场强度的绝对值曲线近似呈抛物线,最大电场位于主结处。随着环间距的增大,最大电场变大;随着横向扩散深度的增大,最大电场变小。环右侧最大电场也出现在结处,随着环间距和横向扩散深度的增加,最大电场均减小。在场限环结构中,当主结和环结在表面处的最大电场强度均等于临界电场强度时,击穿电压达到最大值,此时所对应的环间距为最佳环间距。     

多场极板LEDMOS表面电场和导通电阻研究

研究了常规LEDM O S,带有两块多晶硅场极板LEDM O S以及带有两块多晶硅场极板和一块铝场极板的LEDM O S表面电场分布情况,重点研究了多块场极板在不同的外加电压下,三种LEDM O S的表面峰值电场和导通电阻的变化情况。模拟结果和流水实验结果都表明:多块场极板是提高LEDM O S击穿电压的一种有效方法,而且场极板对导通电阻的影响很小。研究结果还表明:由于金属铝引线下面的氧化层很厚,所以铝引线几乎不会影响到LEDM O S的击穿特性。     

高压功率MOSFET结终端保护技术及其组合优化设计

场板与场限环是用来提高功率MOSFET抗电压击穿能力的常用结终端保护技术,文章将分别介绍场板与场限环结终端保护技术各自的特点和耐压敏感参数,通过场板和场限环的互补组合来优化设计一款高耐压的VDMOS器件结构,最后采用ATHENA(工艺模拟)和ATLAS(器件模拟)工具来仿真验证优化设计的结果。     

一款800V VDMOS终端结构的设计

设计了一款800 V VDMOS终端结构,采用场限环(FLR)与场板(FP)相结合的方式,在场限环上添加多晶硅场板与金属场板,有效地降低了表面电场峰值。通过调整终端结构,在135μm的有效终端长度上实现了848 V的击穿电压,最大表面电场为2.34×105 V/cm,小于工业界判断器件击穿场强标准(2.5×105 V/cm),且电场分布比较均匀,终端结构的稳定性和可靠性高。     

高压IGBT线性变窄场限环终端设计

为使3300 V及以上电压等级绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作结温达到150℃以上,设计了一种具有高结终端效率、结构简单且工艺可实现的线性变窄场限环(LNFLR)终端结构。采用TCAD软件对这种终端结构的击穿电压、电场分布和击穿电流等进行了仿真,调整环宽、环间距及线性变窄的公差值等结构参数以获得最优的电场分布,重点对比了高环掺杂浓度和低环掺杂浓度两种情况下LNFLR终端的阻断特性。仿真结果表明,低环掺杂浓度的LNFLR终端具有更高的击穿电压。进一步通过折中击穿电压和终端宽度,采用LNFLR终端的3300 V IGBT器件可以实现4500 V以上的终端耐压,而终端宽度只有700μm,相对于标准的场限环场板(FLRFP)终端缩小了50%。