基于電荷平衡的超結LDMOS仿真和工藝設計.pdf

1、人們現(xiàn)在的生活與娛樂經(jīng)常伴隨著手機、電腦、平板等電子產(chǎn)品。在任何電子產(chǎn)品中，電源是必不可少的組成部分，而功率半導體器件是對電源電流和電壓處理的必要單元。功率半導體器件經(jīng)過六十多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一個龐大的家族。新的家族成員憑借其自身優(yōu)良的電學特性不斷侵蝕著原先成員的應用市場。功率半導體器件中，MOS器件沒有自熱效應，不會發(fā)生二次擊穿，為電壓控制型器件，其驅(qū)動電路簡單。這些優(yōu)點使其得到了廣泛的應用。
　　在功率MOS器件設計中，擊

2、穿電壓與比導通電阻的對立關系很嚴峻。為了解決這一矛盾，超結結構提了出來。該結構不僅有著電學特性優(yōu)良的特點同時還有著很好的技術轉移特性。這些優(yōu)點使其被稱為“功率器件發(fā)展史上的里程碑”。近幾年來，超結結構的應用和優(yōu)化的研究十分熱門?？v向超結結構的優(yōu)勢很大，擁有良好的電學特性，目前主要對其制作工藝進行開發(fā)。橫向超結結構雖然存在襯底輔助耗盡效應，影響了其應用，但是縱向超結結構的成功，使人們看到了橫向超結結構的巨大潛力，從而出現(xiàn)了多種多樣對其優(yōu)化

3、的結構和技術。
　　本文在前人工作的基礎上，從電荷平衡的角度消除襯底輔助耗盡效應，提出了兩種新型的器件結構，利用仿真軟件ISE TCAD10.0對兩種器件結構進行設計優(yōu)化和電學特性的仿真分析。兩種新型的器件分別為DNU SJ-LDMOS（具有N柱分區(qū)非平衡SJ-LDMOS）和NBB SJ-LDMOS（具有N型埋層Buffer SJ-LDMOS）。通過仿真，在相同參數(shù)的條件下，對DNU SJ-LDMOS與平衡SJ-LDMOS進行了電

4、學特性對比。DNU SJ-LDMOS比SJ-LDMOS的比導通電阻降低14.08％，擊穿電壓提高38.74％。對DNU SJ-LDMOS的分區(qū)濃度，分區(qū)長度，分區(qū)個數(shù)等影響器件電學特性的參數(shù)進行優(yōu)化設計，可以得到器件的比導通電阻為46.99mΩ?cm2，擊穿電壓為207.0V。同樣，在相同參數(shù)的條件下，對NBB SJ-LDMOS、傳統(tǒng)SJ-LDMOS和BufferSJ-LDMOS進行了電學特性對比。對比于傳統(tǒng)SJ-LDMOS，Buffe

5、r SJ-LDMOS和NBB SJ-LDMOS依次降低比導通電阻27.8％，38.1％，擊穿電壓分別提高11.7％、62.6％。對比于Buffer SJ-LDMOS，NBB SJ-LDMOS降低比導通電阻21.8％，擊穿電壓提高了45.5％。對NBB SJ-LDMOS的N埋層濃度，N埋層厚度，N埋層長度等影響器件電學特性的參數(shù)進行優(yōu)化設計，可以得到器件的比導通電阻為82.38mΩ?cm2，擊穿電壓為322.8V。最后本文介紹了功率器件的