具有倾斜表面漂移区的SOI LDMOS的工艺设计

对一种具有倾斜表面漂移区SOI LDMOS的制造方法进行了研究,提出采用多窗口LOCOS法形成倾斜表面漂移区的新技术;建立了倾斜表面轮廓函数的数学模型,并开发了用于优化窗口尺寸和位置的计算机程序。TCAD 2-D工艺仿真验证了该技术的可行性。设计了漂移区长度约为15μm的SOI LDMOS。数值仿真结果表明,与RESURF结构器件相比较,其漂移区电场近似为理想的常数分布,并且击穿电压提高约8%,漂移区浓度提高约127%。由此可见,VLT是一种理想的横向耐压技术。     

斜埋氧SOI LDMOS高压器件新结构

为了提高基于绝缘体上的硅(SOI)技术实现的横向扩散金属氧化物半导体器件(SOI LDMOS)的击穿电压,提出了斜埋氧SOI LDMOS(S SOI LDMOS)耐压新结构。当器件关断时,倾斜的埋氧层束缚了大量的空穴,在埋氧层上界面引入了高密度的正电荷,大大增强了埋氧层中的电场,从而提高了纵向耐压。另外,埋氧层的倾斜使器件漂移区厚度从源到漏线性增加,这就等效于漂移区采用了线性变掺杂,通过优化埋氧层倾斜度,可获得一个理想的表面电场分布,提高了器件的横向耐压。对器件耐压机理进行了理论分析与数值仿真,结果表明新结构在埋氧层厚度为1μm、漂移区长度为40μm时,即可获得600 V以上的击穿电压,其耐压比常规结构提高了3倍多。     

具有超高耐压(>1200V)的薄埋氧层BPL SOI LDMOS(英文)

为了在薄埋氧层SOI衬底上实现超高耐压LDMOS铺平道路,提出了一种具有P埋层(BPL)的薄埋氧层SOI LDMOS 结构,耐压1200V以上.该BPL SOI LDMOS在传统SOI LDMOS的埋氧层和N型漂移区之间引入了一个P型埋层.当器件正向截止时,N型漂移区与P埋层之间的反偏PN结将承担器件的绝大部分纵向压降.采用2维数值仿真工具Silvaco TCAD对BPL SOI LDMOS进行虚拟制造和器件仿真,结果表明该结构采用适当的参数既能实现1 280 V的耐压,将BOL减薄到几百纳米以下又可以改善其热特性.     

Super-High Breakdown Voltage (>1200V) SOI LDMOS with A Buried P-type Layer and A Thin BOX

为探索在薄埋氧层SOI衬底上实现超高耐压LDMOS的途径,提出了一种具有P埋层（BPL）的薄埋氧层SOI LDMOS结构,耐压1200V以上。该BPL SOI LDMOS在传统SOI LDMOS的埋氧层和N型漂移区之间引入了一个P型埋层。当器件正向截止时,N型漂移区与P埋层之间的反偏PN结将承担器件的绝大部分纵向压降。采用2维数值仿真工具Silvaco TCAD对BPL SOI LDMOS进行虚拟制造和器件仿真,结果表明该结构采用适当的参数既能实现1280V的耐压,将BOX层减薄到几百纳米以下又可以改善其热特性。     

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...     

场板SOI RESURF LDMOS表面势场分布解析模型

以往对SOI器件的建模基本上基于漂移区全耗尽的假设,且大多未考虑场板对表面势场分布的影响。通过分区求解二维泊松方程,建立了场板SOI RESURF LDMOS表面电势和表面电场分布解析模型。该模型同时考虑了栅场板和漏场板的作用,既适用于漂移区全耗尽的情况,也适用于漂移区不全耗尽的情况。利用此模型和半导体器件仿真工具Silvaco,详细探讨了器件在不同偏压下栅场板和漏场板对漂移区表面电势和电场分布的影响。解析模型结果与数值仿真结果吻合良好,验证了模型的准确性。     

具有改进的场氧结构和双场板的680V薄膜SOI LDMOS

本文通过仿真和实验研究了一种具有改进的场氧结构和双场板的680V薄膜SOI LDMOS器件。新场氧结构通过“氧化-刻蚀-再氧化”过程形成,该结构所需的总氧化时间较短,且场氧表面与顶层硅几乎平齐。通过在场氧上扩展多晶硅,以及在介质层上形成长的金属场板来达到改善开态电阻的目的。通过设计最优化的漂移区注入掩膜板来实现漂移区线性掺杂分布从而获得均一的横向电场。采用与CMOS工艺兼容的工艺,在具有1.5微米的顶层硅和3微米的埋氧层的注氧键合SOI上成功制备LDMOS器件。测试结果显示,该器件反向击穿电压达680V,开态电阻为8.2ohm.mm2.     

图形化SOI LDMOS跨导特性的研究

借助ISE软件,以调试后各参数性能优良的图形化SOI LDMOS器件为仿真平台,研究并分析了栅氧化层厚度,漂移区浓度,沟道浓度,SOI层厚度四个结构工艺参数对图形化SOI LDMOS跨导gm的影响.文章指出了对跨导gm有影响的因素,并为降低跨导应该进行的参数调节提供了参考.     

漂移区为线性掺杂的高压薄膜SOI器件的研制

给出了漂移区为线性掺杂的高压薄膜SOI器件的设计原理和方法.在Si膜厚度为0.15μm、隐埋氧化层厚度为2μm的SOI硅片上进行了LDMOS晶体管的制作.首次对薄膜SOI功率器件的击穿电压与线性掺杂漂移区的杂质浓度梯度的关系进行了实验研究.通过对漂移区掺杂剂量的优化,所制成的漂移区长度为50μm的LDMOS晶体管呈现了高达612V的击穿电压.     

A High Breakdown Voltage Thin SOI Device with a Vertically Linearly Graded Concentration Drift Region

随着SOI层厚度的变化,当SOI层的厚度为2μm时,SOI LDMOS器件具有一个最佳的击穿电压.如果漂移区纵向的杂质浓度为线性分布,那么它的纵向电场就会为一个常数,击穿电压会达到最大值,而这种杂质浓度线性分布的漂移区可以通过热扩散得到.采用这种方法制得的SOI LDMOS的纵向击穿电压提高了43%,导通电阻降低了24%,这是因为它的表面浓度更高.     

浮栅结构SOI LDMOS 器件的模拟研究

研究了一种具有浮栅结构的SOI LDMOS(FGSOI LDMOS)器件模型,并分析了该结构的耐压机理,通过Silvaco TCAD软件对该结构进行仿真优化。通过仿真验证可知,该结构通过类场板的结终端技术可以调节器件的横向电场,从而得到比普通SOI LDMOS器件更高的耐压并且降低了器件的比导通电阻。仿真结果表明,该结构与普通SOI LDMOS器件结构在相同的尺寸条件下耐压提高了41%,比导通电阻降低了21.9%。     

高k介质阶梯变宽度SOI LDMOS

本文提出了一种具有高k介质阶梯变宽度结构的新型的SOI LDMOS器件,该器件通过在漂移区内引入介质区域使得漂移区的宽度呈阶梯变化.借助三维器件仿真软件DAVINCI对其势场分布及耐压特性进行了深入分析.首先,阶梯变宽度结构能够在漂移区内引入新的电场峰值来优化势场分布,提高击穿电压.其次,采用高k材料作为侧壁介质区域可以进一步优化漂移区内势场分布,并提高漂移区浓度来降低导通电阻.结果表明,与常规结构相比,新器件的击穿电压可提高42%,导通电阻可降低37.5%,其FOM优值是常规器件的3.2倍.     

非均匀厚度漂移区SOI高压器件及其优化设计

提出非均匀厚度漂移区SOI高压器件新结构及其优化设计方法. 非均匀厚度漂移区调制SOI层的电场并增强埋层电场,从而提高器件击穿电压. 考虑到这种调制效应,提出解析模型用以优化设计该新器件的结构参数. 借助解析模型,研究了电场分布和器件击穿电压与结构参数的关系. 数值仿真证实了解析模型的正确性. 具有3阶梯的非均匀厚度漂移区SOI器件耐压为常规结构SOI器件的2倍,且保持较低的导通电阻.     

Thin layer oxide in the drift region of Laterally double-diffused metal oxide semiconductor on silicon-on-insulator: A novel device structure enabling reliable high-temperature power transistors

In this paper a new lateral double diffused metal oxide semiconductor (LDMOS) transistor on silicon-on-insulator (SOI) technology is reported. In the proposed structure a trench oxide in the drift region is reformed to reduce surface temperature. In the LDMOS devices one way for achieving high breakdown voltage is incorporating the trench oxide in the drift region. But, this strategy causes high lattice temperature in the device. So, the middle of the trench oxide in the drift region is etched and filled with the silicon to have higher thermal conductivity material and reduce the lattice temperature in the drift region. The simulation with two-dimensional ATLAS simulator shows that the novel thin trench oxide in the n-drift region of LDMOS transistor (TT-LDMOS) have lower maximum lattice temperature with an acceptable breakdown voltage in respect to the conventional LDMOS (C-LDMOS) structure with the trench oxide in the drift region. So, TT-LDMOS can be a reliable device for power transistors.     

New High-Voltage ( $>$ 1200 V) MOSFET With the Charge Trenches on Partial SOI

A novel silicon-on-insulator (SOI) high-voltage MOSFET structure and its breakdown mechanism are presented in this paper. The structure is characterized by oxide trenches on the top interface of the buried oxide layer on partial SOI (TPSOI). Inversion charges located in the trenches enhance the electric field of the buried layer in the high-voltage blocking state, and a silicon window makes the depletion region spread into the substrate. Both of them modulate the electric field in the drift region; therefore, the breakdown voltage (BV) for a TPSOI LDMOS is greatly enhanced. Moreover, the Si window alleviates the self-heating effect. The influences of the structure parameters on device characteristics are analyzed for the proposed device structure. The TPSOI LDMOS with BV > 1200 V and the buried-layer electric field of E_I > 700 V/ mum is obtained by the simulation on a 2-mum-thick SOI layer over 2-mum-thick buried oxide layer, and its maximal temperature reduces by 19 and 8.7 K in comparison with the conventional SOI and partial SOI devices.     

薄膜SOI上大于600 V LDMOS器件的研制

针对600 V以上SOI高压器件的研制需要,分析了SOI高压器件在纵向和横向上的耐压原理。通过比较提出薄膜SOI上实现高击穿电压方案,并通过仿真预言其可行性。在埋氧层为3μm,顶层硅为1.5μm的注氧键合(Simbond)SOI衬底上开发了与CMOS工艺兼容的制备流程。为实现均一的横向电场,设计了具有线性渐变掺杂60μm漂移区的LDMOS结构。为提高纵向耐压,利用场氧技术对硅膜进行了进一步减薄。流片实验的测试结果表明,器件关态击穿电压可达600 V以上(实测832 V),开态特性正常,阈值电压提取为1.9 V,计算开态电阻为50Ω.mm2。