具有P型埋层PSOI结构的耐压分析

提出了一种具有p型埋层的PSOI器件耐压新结构,称为埋层PSOI(BPSOI).其耐压机理是,通过p型埋层电荷产生的附加电场调制作用,导致表面电场分布中产生新的峰而使击穿电压提高;p型埋层的电中性作用增加了漂移区优化的浓度而使比导通电阻降低.借助二维MEDICI数值分析软件,获得此结构较一般PSOI的击穿电压提高52%～58%、比导通电阻降低45%～48%.     

全耗尽型浮空埋层LDMOS的耐压特性

提出了一种新的全耗尽型浮空埋层LDMOS(FB-LDMOS)结构.全耗尽n型埋层在器件的体内产生新的电场,该电场调制了漂移区电场,使得在降低漂移区漏端电场的同时提高了源侧和中部电场REBULF效应.分析了埋层的浓度、厚度、长度等对器件击穿电压的影响.借助二维仿真软件MEDICI,该新结构的击穿电压由传统LDMOS的585.8V提高到886.9V,提高了51.4%.     

全耗尽型浮空埋层LDMOS的耐压特性

提出了一种新的全耗尽型浮空埋层LDMOS(FB-LDMOS)结构.全耗尽n型埋层在器件的体内产生新的电场,该电场调制了漂移区电场,使得在降低漂移区漏端电场的同时提高了源侧和中部电场REBULF效应.分析了埋层的浓度、厚度、长度等对器件击穿电压的影响.借助二维仿真软件MEDICI,该新结构的击穿电压由传统LDMOS的585.8V提高到886.9V,提高了51.4%.     

埋层深度对Triple-RESURF LDMOS纵向电场和击穿电压的影响

研究了P埋层深度对体硅 Triple-RESURF LDMOS纵向电场和击穿电压的影响。分析表明,当P型埋层靠近器件表面时,纵向电场平均值较小,击穿电压较低;当P型埋层靠近衬底时,优化漂移区浓度较低,器件比导通电阻较大;当P型埋层位于漂移区中部时,器件的BV2/Rs,on设计优值最大。指出了P型埋层在漂移区不同区域时击穿点的位置,以及对应的漂移区浓度取值范围,为横向高压Triple-RESURF LDMOS的设计提供了参考。     

一种新型的低导通电阻折叠硅SOI LDMOS

提出了一种具有折叠硅表面SOI-LDMOS(FSOI-LDMOS)新结构.它是将硅表面从沟道到漏端的导电层刻蚀成相互排列的折叠状,且将栅电极在较薄的场氧化层上一直扩展到漏端.由于扩展栅电极的电场调制作用使FSOI-LDMOS在比一般SOI-LDMOS浓度高的漂移区表面,包括折叠硅槽侧面形成多数载流子积累,积累的多数载流子大大降低了漂移区的导通电阻.并且沟道反型层浓度基于折叠的硅表面而双倍增加,沟道导通电阻降低.通过三维仿真软件ISE分析,这种结构可以在低于40V左右的击穿电压下,获得超低的比导通电阻.     

漂移区覆盖高k薄膜的高压LDMOS器件优化设计

为了获得高耐压、低导通电阻的横向双扩散MOSFET(LDMOS)器件,综合利用高介电常数(高k)薄膜技术和场板技术,设计出一种漂移区表面采用"高k薄膜+氧化层+场板"结构的功率器件,有效降低了PN结弯角高电场和场板边缘峰值电场。使用器件仿真工具MEDICI进行验证,并分析高k薄膜厚度、氧化层厚度、高k薄膜相对介电常数以及栅场板长度对器件性能的影响,最终实现了耐压达到820V、比导通电阻降至13.24Ω.mm2且性能稳定的LDMOS器件。     

具有缓冲层和N型埋层的高压兼容Bi-CMOS工艺的超结LDMOS

A novel buffer super-junction （S J） lateral double-diffused MOSFET （LDMOS） with an N-type buried layer （NB） is proposed. An N- buffer layer is implemented under the SJ region and an N-type layer is buried in the P substrate. Firstly, the new electric field peak introduced by the p-n junction of the P substrate and the N-type buried layer modulates the surface electric field distribution. Secondly, the N-buffer layer suppresses the substrate assisted depletion effect. Both of them improve the breakdown voltage （BV）. Finally, because of the shallow depth of the SJ region, the NB buffer SJ-LDMOS is compatible with Bi-CMOS technology. Simulation results indicate that the average value of the surface lateral electric field strength of the NB buffer SJ-LDMOS reaches 23 V/μm at 15/μm drift length which results in a BV of 350 V and a specific on-resistance of 21 mΩ·cm2.     

基于漏区边界曲率分析的射频RESURF LDMOS耐压与导通电阻优化

分析了漏区边界曲率半径与射频RESURF LDMOS击穿电压的关系,指出漏区边界的弯曲对RESURF技术的效果具有强化作用.理论分析与模拟结果表明,满足RESURF条件时,提高漂移区掺杂浓度或掺杂深度的同时相应减小漏区边界的曲率半径,可以在维持击穿电压不变的前提下,明显降低导通电阻.     

双n型深阱隔离式高压n型沟道LDMOS器件设计

为了进一步优化高压LDMOS器件的耐压和比导通电阻的关系,提出了一种新颖的隔离式双n型深阱高压n型沟道LDMOS器件结构。采用独特的双n型深阱结构工艺替代传统结构工艺中的单n型深阱,解决了垂直方向上的pnp(p型阱-DNW-p型衬底)穿通问题和横向漏端扩展区的耐压与比导通电阻的优化问题的矛盾。器件仿真和硅晶圆测试数据显示,在0.35μm的工艺平台上,采用新结构的器件在满足100 V的耐压下,比导通电阻达到122 mΩ·mm2。同时,非埋层工艺使成本大幅下降。     

埋部分P+层背栅SOI高压器件新结构

提出了一种埋部分P+层的背栅SOI(Buried Partial P+ layer SOI,BPP+SOI)高压器件新结构.部分P+层的引入不仅有效地增强了源端埋氧层电场,而且还降低了源端PN结表面电场,使器件击穿电压随背栅压的增加而大幅增加,比导通电阻也显著降低.仿真结果表明,在漂移区长度为150μm,背栅压为650V时,BPP+SOI的耐压较常规结构提高了84.9%;在漂移区为120μm,耐压相同的情况下,BPP+SOI的比导通电阻较常规结构降低了31%.     

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%。     

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。     

带p埋层表面注入硅基LDMOS模型与优化

提出一种带p埋层的表面注入硅基LDMOS高压器件新结构,称为BSI LDMOS(surface implanted LDMOS with p buried layer).通过表面注入n 薄层降低导通电阻,p埋层不但改善横向表面电场分布,提高击穿电压,而且增大漂移区优化浓度.求解电势的二维Poisson方程,获得表面电场和击穿电压的解析式,研究结构参数对表面电场和击穿电压的影响,数值与解析结果吻合较好.结果表明:与常规结构相比较,BSI LDMOS大大改善了击穿电压和导通电阻的折衷关系.     

带p埋层表面注入硅基LDMOS模型与优化

提出一种带p埋层的表面注入硅基LDMOS高压器件新结构,称为BSI LDMOS(surface implanted LDMOS with p buried layer).通过表面注入n+薄层降低导通电阻,p埋层不但改善横向表面电场分布,提高击穿电压,而且增大漂移区优化浓度.求解电势的二维Poisson方程,获得表面电场和击穿电压的解析式,研究结构参数对表面电场和击穿电压的影响,数值与解析结果吻合较好.结果表明:与常规结构相比较,BSI LDMOS大大改善了击穿电压和导通电阻的折衷关系.     

n埋层PSOI结构射频功率LDMOS的输出特性

提出了具有n埋层PSOI(部分SOI)结构的射频功率LDMOS器件.射频功率LDMOS的寄生电容直接影响器件的输出特性.具有n埋层结构的PSOI射频LDMOS,其Ⅰ层下的耗尽层宽度增大,输出电容减小,漏至衬底的结电容比常规LDMOS和PSOI LDMOS分别降低39.1%和26.5%.1dB压缩点处的输出功率以及功率增益比PSOI LDMOS分别提高62%和11.6%,附加功率效率从34.1%增加到37.3%.该结构器件的耐压比体硅LDMOS提高了14%.     

n埋层PSOI结构射频功率LDMOS的输出特性

提出了具有n埋层PSOI(部分SOI)结构的射频功率LDMOS器件.射频功率LDMOS的寄生电容直接影响器件的输出特性.具有n埋层结构的PSOI射频LDMOS,其Ⅰ层下的耗尽层宽度增大,输出电容减小,漏至衬底的结电容比常规LDMOS和PSOI LDMOS分别降低39.1%和26.5%.1dB压缩点处的输出功率以及功率增益比PSOI LDMOS分别提高62%和11.6%,附加功率效率从34.1%增加到37.3%.该结构器件的耐压比体硅LDMOS提高了14%.     

High voltage SOI LDMOS with a compound buried layer

An SOI LDMOS with a compound buried layer (CBL) was proposed. The CBL consists of an upper buried oxide layer (UBOX) with a Si window and two oxide steps, a polysilicon layer and a lower buried oxide layer (LBOX). In the blocking state, the electric field strengths in the UBOX and LBOX are increased from 88 V/μm of the buried oxide (BOX) in a conventional SOI (C-SOI) LDMOS to 163 V/μm and 460 V/μm by the holes located on the top interfaces of the UBOX and LBOX, respectively. Compared with the C-SOI LDMOS, the CBL LDMOS increases the breakdown voltage from 477 to 847 V, and lowers the maximal temperature by 6 K.     

具有L型低阻导电通道的介质场增强SOI LDMOS

A low specific on-resistance（R on;sp/ SOI NBL TLDMOS（silicon-on-insulator trench LDMOS with an N buried layer） is proposed. It has three features： a thin N buried layer（NBL） on the interface of the SOI layer/buried oxide（BOX） layer, an oxide trench in the drift region, and a trench gate extended to the BOX layer.First, on the on-state, the electron accumulation layer forms beside the extended trench gate; the accumulation layer and the highly doping NBL constitute an L-shaped low-resistance conduction path, which sharply decreases the R on;sp. Second, in the y-direction, the BOX＇s electric field（E-field） strength is increased to 154 V/ m from48 V/ m of the SOI Trench Gate LDMOS（SOI TG LDMOS） owing to the high doping NBL. Third, the oxide trench increases the lateral E-field strength due to the lower permittivity of oxide than that of Si and strengthens the multiple-directional depletion effect. Fourth, the oxide trench folds the drift region along the y-direction and thus reduces the cell pitch. Therefore, the SOI NBL TLDMOS structure not only increases the breakdown voltage（BV）, but also reduces the cell pitch and R on;sp. Compared with the TG LDMOS, the NBL TLDMOS improves the BV by 105% at the same cell pitch of 6 m, and decreases the R on;sp by 80% at the same BV.