薄膜SOI RESURF结构击穿电压分析

提出了基于二维Poisson方程的薄膜SOI降低表面电场(RESURF结构解析物理模型.并在该模型基础上,给出了一种分析薄膜SOI RESURF结构击穿电压的方法.利用这一方法计算了漂移区长度较长的薄膜SOI RESURF结构击穿电压与漂移区掺杂浓度的关系,并定量分析了场SiO2界面电荷密度对击穿电压和漂移区临界掺杂浓度的影响.首次提出了临界场SiO2界面电荷密度的概念,并研究了其与漂移区掺杂浓度的关系.而且计算结果与MEDICI模拟结果符合得很好.这些为漂移区长度较长的薄膜SOI RESURF结构击穿电压的优化设计提供了理论依据.     

适于薄膜SOI RESURF器件击穿电压模拟的高阶紧致差分格式离散的ADI方法

采用ADI与高阶紧致差分相结合的方法计算薄膜SOI RESURF结构击穿电压.数值计算表明,这种方法可以降低方程的迭代次数约40%,并明显减少方程的求解时间.     

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.     

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．     

全耗尽SOI LDMOS击穿电压的分析

SOI技术已经成功地应用到功率集成电路中,击穿电压是功率器件一个重要的参数。文章分析了SOI LDMOS的击穿电压与漂移区掺杂浓度的关系,并计算了击穿电压。文中首先定义出漂移区临界掺杂浓度,然后分别给出了实际掺杂浓度高于和低于临界掺杂浓度的击穿电压计算公式。计算结果与文献中给出的数值相吻合,证明了模型的正确性。     

均匀、阶梯和线性掺杂漂移区SOI RESURF器件的统一击穿模型

提出了一个均匀、阶梯和线性掺杂漂移区SOI高压器件的统一击穿模型.基于分区求解二维Poisson方程,得到了不同漂移区杂质分布的横向电场和击穿电压的统一解析表达式.借此模型并对阶梯数从0到无穷时器件结构参数对临界电场和击穿电压的影响进行了深入研究.从理论上揭示了在厚膜SOI器件中用阶梯掺杂取代线性漂移区,不但可以保持较高的耐压,而且降低了设计和工艺难度.解析结果、MEDICI仿真结果和实验结果符合良好.     

埋氧层固定界面电荷对RESURF SOI功率器件击穿特性的影响

通过求解具有界面电荷边界条件的二维泊松方程，建立了埋氧层固定界面电荷Qf对RESURF SOI功率器件二维电场和电势分布影响的解析模型。解析结果与半导体器件模拟器MEDICI数值分析结果相吻合。在此基础上，分别研究了Qf对RESURF SOI功率器件横向和纵向击穿特性的影响规律。在横向，讨论了不同硅膜厚度、氧层厚度和漂移区长度情况下Qf对表面电场分布的影响；在纵向，通过分析硅膜内的场和势的分布，提出了临界埋氧层固定界面电荷密度的概念，这是导致器件发生失效的最低界面电荷密度。     

适于薄膜SOI RESURF器件击穿电压模拟的高阶紧致差分格式离散的ADI方法

采用ADI与高阶紧致差分相结合的方法计算薄膜SOI RESURF结构击穿电压.数值计算表明,这种方法可以降低方程的迭代次数约40%,并明显减少方程的求解时间.     

RESURF原理应用于SOI LDMOS晶体管

本文首次采用解析方法及二维计算机模拟讨论了ＲＥＳＵＲＦ原理应用于ＳＯＩＬＤＭＯＳ晶体管．研究表明：击穿电压随埋层ＳｉＯ２厚度增加而增加；击穿电压随Ｓｉ层厚度变化呈现Ｕ型曲线；当埋层ＳｉＯ２和Ｓｉ层厚度一定时，Ｓｉ层的杂质浓度存在一个临界值，在此浓度之下，可获得高的击穿电压．这个结论也适用于介质隔离的各种横向器件的击穿特性分析．     

SOI硅膜厚度对RESURF LDMOS参数的影响

对SOI LDMOS进行了建模,得到了器件各主要参数的最优值与SOI硅膜厚度的关系式.以此为基础用专业软件Medici和Tsuprem-4对器件进行了模拟,得到了最优漂移区浓度、最优击穿电压等参数随SOI硅膜厚度的变化曲线,这些结果对实际器件的设计以及工艺生产具有参考意义.     

阶梯变掺杂漂移区高压SOI RESURF结构耐压机理研究

研究了阶梯变掺杂漂移区高压SOI RESURF(Reduce SURface Field)结构的器件几何形状和物理参数对器件耐压的影响;发现并解释了该结构纵向击穿时,耐压与浓度关系中特有的“多RESURF平台”现象。研究表明,阶梯变掺杂漂移区结构能明显改善表面电场分布,提高耐压,降低导通电阻,增大工艺容差;利用少数分区,能得到接近线性变掺杂的耐压,降低了工艺难度。     

阶梯埋氧型SOI结构的耐压分析

提出了一种阶梯埋氧型SOI（SBOSOI）RESURF器件结构,并解释了该结构的场调制耐压机理,通过2D MEDICI仿真验证了调制机理的正确性．优化了阶梯埋氧阶梯数与耐压的关系,得出阶梯数为3时耐压达到饱和．模拟仿真了比导通电阻和击穿电压,结果表明该结构在埋层厚度为0.2～0.8μｍ时可使比导通电阻降低40%～50%,耐压提高30%～50％;漂移区厚度小于1μｍ时比导通电阻降低10%～50%,耐压提高10%～50%．     

SOI RESURF器件高压互连线效应的二维解析模型

高压互连线效应是影响集成功率器件性能的重要因素之一。首先提出一个高压互连线效应对SOI横向高压器件的漂移区电势和电场分布影响的二维解析模型,进而得到漂移区在不完全耗尽和完全耗尽情况下的器件击穿电压解析表达式,而后利用所建立的模型,研究器件结构参数对击穿特性的影响规律,定量揭示在高压互连线作用下器件击穿多生在阳极PN结的物理本质,指出通过优化场氧厚度可以弱化高压互连线对器件击穿的负面影响,并给出用于指导设计的理论公式。模型的正确性通过半导体二维器件仿真软件MEDICI进行了验证。     

SOI硅膜厚度对RESURF LDMOS参数的影响

对SOI LDMOS进行了建模,得到了器件各主要参数的最优值与SOI硅膜厚度的关系式．以此为基础用专业软件Medici和Tsuprem4对器件进行了模拟,得到了最优漂移区浓度、最优击穿电压等参数随SOI硅膜厚度的变化曲线,这些结果对实际器件的设计以及工艺生产具有参考意义．     

基于RESURF理论的SOI LDMOS 耐压模型研究

对SOI LDMOS器件的击穿电压进行了研究,建立了适用于该器件的RESURF耐压模型,获得了表面电势和电场分布解析表达式,给出了SOI LDMOS器件漂移区的最优浓度,在此基础上将该模型嵌入半导体工艺模拟以及器件模拟软件(Sentaurus TCAD)中,并对SOI LDMOS器件的表面电场分布、击穿特性和I-V特性...