《阶梯厚度漂移区soi横向高压器件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《阶梯厚度漂移区soi横向高压器件（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、阶梯厚度漂移区S O I 横向高压器件 郭宇锋啦王志功2 ( 1 ，南宗邮沌火譬光电：l ：稷学院南京2 1 0 0 0 3 ；2 东南人# 翳寸锄j 兜电壤成电路翻f 究所，南京2 1 0 0 9 6 ， 揍拦；本文搬出7 秘舶耐难投术横向变脬度v 1 J 投冰，以及鏊于此拨= 1 l 之的种鞣蹴艉器件络拘阶梯漂 移隧S O ! 窒吉 磊I ，借肋j = = ：_ 维器种份真器M E D I C I 。：；l 入研究r 谶绪掏的耐骥帆璎。研究澈明。除梯漂移聪结褥研程 掇商难孥电疆5 1 0 的嗣时，漯穆医电戳犬l 黼凌降低4 8 5 2 ，穗疆漂移隧尺寸也W 熬小1 0 ，艮来阁 除或二阶阶
2、梯眭| 】，达到接近线性漂移隧的珊懋绶襞。避一步研究淡咧，和线性溅阶梯掺杂潆移涟栩圪，谈 銎 辫逐 l ：f f ：I ：艺释：麓入、涮避H 寸涎磷渝谴鞭、! _ _ l ：芝贼本低等优点。 关键涌：S O l ；阶梯漂褥隧；1 蠡穷电滕；横闷蹙掺袋 AN o v e lS O lL a t e r a lH i g hV o l t a g eD e v i c ew i t h S t e pD r i f tR e g i o n G U OY u f e n gH ，W A N GZ h i g o n 9 2 ( I 。S c h o o lo f O p t o e l e c t
3、 r o n i CE n g i n e e r i n g ，N a n j i n gU n i v e r s i t yo f P o s t sa n dT e l e c o m m u n i c a t i o n s ， N a n j i n g2 1 0 0 0 3 ，C h i n a ；2 I n s t i t u t eo f R F - O E - l C s ，S o u t h e a s tU n i v e r s i t y , N a n j i n g2 1 0 0 9 6 。C h i n a ) A b s t r a c t ：B a s
4、e do nan o v e ls u s t a i n i n g - v o l t a g et e c h n i q u e V a r i e dL a t e r a lT h i c k n e s s ( V E T ) an e w S O Ih g hv o l t a g ed e v i c ew i t hs t e pd r i f tr e g i o n si sp r o p o s e d T h eo p e r a t i o nm e c h a n i s mo ft h en e wd e v i c e i si n v e s t i g
5、a t e dd e t a i l l yu s i n gt h et w o - d i m e n s i o n a ls e m i c o n d u c t o rs i m u l a t o rM E D I C I T h er e s u I t ss h o w s t h a ts t e pd r i f tr e g i o nc a ne n a b l ei n c r e a s eo f5 一lO i nb r e a k d o w nv o l t a g e d e c r e a s eo f4 8 一5 2 i n d r i f tr e s
6、 i s t a n c e ，a n ds h r i n ko f10 i nd i es i z e S i n g l eo rP r os t e p sC a l ll e a dt oa p p r o x i m a t e l yi d e a l b r e a k d o w nv o l t a g ea n dd r i f tr e s i s t a n c ei nc o m p a r i s o nw i t ht h el i n e a rd r i f tr e g i o nt h i c k n e s s F u r t h e r m o r
7、e ，C o m p a r e dt Ot h el i n e a ra n ds t e pd r i f ld o p i n gt e c h n o l o g i e s ，t h en e ws t r u c t u r eh a st h e c o s t e f f e c t i v em e r i t sd u et ot h ei n s e n s i t i v i t yo fp r o c e s sc o n d i t i o n sa n dt h ee l i m i n a t i o no ft h eh i g h t e m p e r
8、a t u r ea n n e a l i n g 。 K e y w o r d s ：S O l ，s t e pd r i f tr e g i o n ，b r e a k d o w nv o l t a g e ，v a r i e dl a t e r a ld o p i n g I 引言 铡能功率集成电路S P I C 的出现极火地促进了魄力电予凝蓊的微型比。S O lS P I C 疑宙介质隔离性能好、 壤成度躏、速度快、功耗小等优点。近年谯钶能功率集成电路的研究c 扣爱戮r 薅褫k 劓。为j 提高S O lS P I C 簇金瑚I _ = I ；巾闽博l ：螽鼷盒( 2
9、 0 0 7 0 4 1 1 0 1 3 ) 、姐：棼钌自然辩学蕊钕B K 2 0 0 7 6 0 5 ) 矧瓴荡：打斑校翻然科学蕻金( 0 6 1 ；，1 8 5 1 0 0 7 7 ) 作者简介：郭字锋，辩，麟，l j ，I 智寐邮l _ I 太学捌激授。澈电I f l = 技拳菘蔓侄，。t 蘩研究疗向为新喇，做电r 器传、功积榘淡f 乜蹴 狠射领鬃成电路巾网电f 掌会商缀会灏t E l 9 0 0 0 4 4 0 3 S ) E m a i l ：Y 缘媳啦哇逃蹙瓤娥。 的性能，S O l 功率器件的设计是笑键l 。当前豹S O l 功率器件结构多为横陶器件。为r 捉商击穿电j 鞋人 们
10、研究r 多种的i ! f 艇绒构例如场扳( F P ) 结构，降低寝蝴( R E S U R F ) g t i 构等I 如引。筒S 。M e r c h a n t 铸程1 9 9 0 年茂敞把线性变掺杂V L D ( V a r i e dL a t e r a lD o p i n g ) 技术弓I 入S O l 黼腿器搏的设计中+ 极犬稳皮卜改善“rS O I 横向功率器件的性能。她们在0 1 O 2 p m 厚I ! l 勺顺屡继卜袋j l j 线蚀掺杂漂移隧成功研制r7 0 0 8 6 0 V 豹豳 聪器件I 7 l 。张盛农搭人匦利用此技术，在0 1 1 5p m l 厚的预麟礁
11、和2p u n 踔的埋飘堪。扛制造r6 1 2 V 的 L D M O S a - 9 l 。该披求可以优化表两电场分稚。得到凝黼的击穿电联，慑其缺点翁二：第，溅移毵肉嚣避 沟邋处的低掺杂导致母通电阻增加和局部自热等问题；第一：，制选线性漂移瓯必须进行细横剡蚀和长时问 高温遐火。：【：艺艇杂，西靠链下降。 本文针对幽前V L D 漂移娥投求的不足，提出了种所谓的V L T ( V a r i e dL a t e r a lT h i c k n e s s ) 技求，以此 技术为纂看硅；提n 5r 阶梯漂移隧新型S O l 横向耐腻翳掏。零文的缀织如F ：在第j ：郝分，提出V 甜拔术的 概
12、念，给出阶梯漂穆隧S O l 横向耐愿结构的绒构剖箍网。第= ! 部分，对阶梯澡移I 爰S O l 新耐联结构的。i ：作 机理进行深入分桁。研究灏移阪浓度、阶梯厚J ! 蓬、阶梯宽馊和漂移双鼹废衬蔼穿电聪和漂移隧电阻的辫响。 第网部分进稼总绺，给出本文结沦。 2V L T 技术与阶梯漂移区结构 对y - S O l 横向商联器件渐嚣，R E S U R F 技术提供了器件击穿电臌和导通电阻的良好折衷。H u a n g 等人 通过分析S O I 的纵向二= ：檄管耐越黯 ! l ( 如图l a ) I5 | ，酋次袭明尚漂移隧掺杂荆爨满怒下式时，击穿电腥最 高。 Q 嗍= N d t 。=
13、ss E e q 1 ) 这坦心姥漂穆隧浓度， ) 白漂移隧脬度，笤。为硅的介电常数，q 为电“予电礅，反，为硅临界电场。 S M e r c h a n t 簿人措m ，当采j h ! f 线性掺聚漂移区时，帮以荻搿缎搿的击穿电弧( 如同l b ) ，谬给棚鳢优 漂移l 爱杂质荆凝分帮满慰的关系划H Q I ) ( x ) = U ( x ) t ，= ( 笤，曩，g ，7 ) x ( 2 ) 这坦r l 为工艺参数其表达式为r l = 0 5 + e Q ，其t 】e j f l j 分别楚顶腠硅翻理撬鼷的电裙。 程实际镄9 造过程r 】町以刚阶梯掺杂j I 毫祷代线性掺杂lL ( g -
14、 I I l ，对j ：疗阶阶梯，蕊i 隧的浓度为 ，：型监( 3 ) 打+ 1q e t ， 由r 漂移区掺杂荆j 嚣同时怒浮移区浓魔潮漂移区蹲凌的溺数，嘲此考虑更为+ 艘憔的情形，我 f J 记 O ( x ) = N t x ) , ；( x ) = ( q 群q r l ) x ( 4 ) 盟然，( 2 ) 了I ：寝示的横I 啦变掺杂V t D 可螽成怒( 4 ) 扶尚，。为常数晰漂移隧掺杂浓艘随位谶丽变的“”1 。 种特殊悄彤。闷样，( 4 ) 还行努外“一种情形为掺杂浓艘为常数昕，t 随能谶嚼变。即所消的横向变厚度V I J ( 如网l c ) 。此时商 Q 儡r ( x ) =
15、 0 f 。( x ) = ( 岛疋q r l ) x ( 5 ) 如上式可得，对于给定的漂移I 遁浓度和埋辍艨孵艘，嫒优漂移区厚度函数为 l ，( 砖= ( t 疋q r ! 虬) x ( 6 ) 事实童。考愆到线性脬度溅移鹪：夜工艺一E 蜜施的滩艘，娜以采用阶梯脬艘来作为线性厚度的近似( 如 罔d ) 。蒋考虑疗阶阶梯则第i 隧的烨鹰为： ，：型盟( 7 ) ，= 一童- 7 ) 一+ l 鼋呀虬 2 a lU n i l d rnd o p i n g b 1 L i n e r d n n 曲p i n g 强lV L D 与v L T 技术的比较 d IS t e pd n I I
16、t h i c k n e , 注意扣雌r 分析 ，忽略丁l ：岂参数吁的作儿】符芸聋电叩的描响- 幔q 璇优漂移J i 脬，Q 为拟线性 J 口式，遗n i 儆渫八讨| 龟。 3 耐压特性研究 3I 漂移区浓度和击穿电压的关系 闻2 绗 l i j - 币嘲阶梯数F 漂移辑洙腹和击穿电“二的芙系的M E D I C I ：维数值f J 真结柴。返H 渫移一 圭 度取为2 0 p m 蜱挈L 瞪厚度取为2 m 谭穆H 厚度曲线枷囝2 a 所不| m 罔2 bI 以打t ls 1 漂移I H 浓度被 低l 对肼种站构的击穿电2 K 差别水人，这是I 矧为此时击穿髓p 枉阴极结而返叫种结构的阴极绪I i 完全轩I I 司徂蛙曲着溧移I 置敞度的提高表面峰值电场从蜉| 饭站州刚板站移功小嘲站均的差
