阶梯掺杂薄漂移区RESURF LDMOS耐压模型

提出硅基阶梯掺杂薄漂移区RESURF LDMOS耐压解析模型.通过分区求解二维Poisson方程,获得阶梯掺杂薄漂移区的二维表面电场和击穿电压的解析表达式.借助此模型研究击穿电压与器件结构参数的关系,其解析与数值结果吻合较好.结果表明:在导通电阻相近情况下,阶梯掺杂漂移区LDMOS较均匀漂移区的击穿电压提高约20%,改善了击穿电压和导通电阻的折衷关系.     

阶梯掺杂薄漂移区RESURF LDMOS耐压模型

提出硅基阶梯掺杂薄漂移区RESURF LDMOS耐压解析模型.通过分区求解二维Poisson方程,获得阶梯掺杂薄漂移区的二维表面电场和击穿电压的解析表达式.借助此模型研究击穿电压与器件结构参数的关系,其解析与数值结果吻合较好.结果表明:在导通电阻相近情况下,阶梯掺杂漂移区LDMOS较均匀漂移区的击穿电压提高约20%,改善了击穿电压和导通电阻的折衷关系.     

具有分段P型埋层的Triple-RESURF LDMOS

提出了一种具有分段P型埋层的Triple-RESURF LDMOS(SETR LDMOS)。该结构将传统Triple-RESURF LDMOS(TR LDMOS)中均匀掺杂的P埋层漏端一侧做分段处理,使漂移区中P型杂质从源端到漏端呈现出近似阶梯掺杂的分布。这种优化能够平衡漏端底部剧烈的衬底辅助耗尽效应,提升器件的耐压性能;同时,器件正向导通状态下,对电流的传输路径也没有形成阻碍,能够维持较低的比导通电阻。流片结果表明,在漂移区长度均为65μm的情况下,SETR LDMOS的击穿电压能达到813 V,比传统TR LDMOS的击穿电压高51 V,且比导通电阻维持在7.3Ω·mm²。     

横向超结器件衬底辅助耗尽效应的研究与展望

横向超结双扩散MOS (SJ-LDMOS)的性能优越,在高压集成电路和功率集成电路中具有广阔的应用前景,而衬底辅助耗尽效应是制约横向超结功率器件性能的重要因素之一.分析了SJ-LDMOS衬底辅助耗尽效应的产生机理,总结了当前国内外消除SJ-LDMOS衬底辅助耗尽效应的技术,比较了各种技术的比导通电阻与击穿电压的关系.最后,从设计技术、工艺及理论模型三个方面,对横向超结器件的发展方向进行了展望.     

具有超低导通电阻阶梯槽型氧化边VDMOS新结构

基于国际上Liang Y C提出的侧氧调制思想,提出了一种具有阶梯槽型氧化边VDMOS新结构.新结构通过阶梯侧氧调制了VDMOS高阻漂移区的电场分布,并增强了电荷补偿效应.在低于300V击穿电压条件下这种结构使VDMOS具有超低的比导通电阻.分析结果表明:较Liang Y C提出的一般槽型氧化边结构,器件击穿电压提高不小于20%的同时,比导通电阻降低40%～60%.     

一种部分超结型薄层SOI LIGBT器件的研究

基于介质场增强(ENDIF)理论,提出了一种部分超结型薄硅层SOI横向绝缘栅双极型晶体管(PSJ SOI LIGBT)。分析了漂移区注入剂量和超结区域位置对器件耐压性能的影响,并在工艺流程中结合线性变掺杂技术和超结技术,使该器件实现了高垂直方向耐压和低导通电阻。测试结果表明,该器件的耐压达到816 V,比导通电阻仅为12.5Ω·mm²。     

阶梯掺杂漂移区SOI高压器件浓度分布优化模型

基于分区求解二维泊松方程,提出了阶梯掺杂漂移区SOI高压器件的浓度分布优化模型.借助此模型,对阶梯数从0到无穷时SOI RESURF结构的临界电场和击穿电压进行了研究.结果表明,对于所研究的结构,一阶或二阶掺杂可以在不提高工艺难度的情况下获得足够高的击穿电压,因而可以作为线性漂移区的理想近似.解析结果、MEDICI仿真结果和实验结果非常吻合,证明了模型的正确性.     

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.     

具有异质结体二极管和N包围型P柱的4H-SiC超结MOSFET

利用TCAD仿真研究了一种具有异质结体二极管与N包围型P柱超结的4H-SiC UMOSFET(SJH-MOSFET)。通过在SJH-MOSFET中引入异质结和具有电荷平衡的超结结构,能够有效地优化器件的击穿电压、比导通电阻、反向恢复特性。研究结果表明,薄轻掺杂的电流扩展层(CSL)和N型包围使得耗尽区变窄,并为电流的流动提供了两个扩散路径,其中CSL使得电子快速地水平扩散,而N型包围允许电子可以垂直地流动,改进后结构的耐压提升了13.6%,栅槽底部高电场降低了10.5%,比导通电阻降低了10.5%,开启时间降低了38.4%,关断时间降低了44.7%;体区嵌入P⁺多晶硅与漂移区接触形成异质结体二极管,由于异质结特殊的能带结构,使得体二极管在导通时,P⁺多晶硅里空穴较少地流入到漂移区,使反向恢复电荷降低了42.96%,反向恢复时间降低了4.17%。     

一种带有极化掺杂电流阻挡层的垂直AlGaN/GaN HFET

针对传统垂直GaN基异质结场效应晶体管中,由于GaN电流阻挡层内p型杂质激活率低而导致的漏电问题,提出了一种使用AlGaN极化掺杂电流阻挡层的垂直GaN基异质结场效应晶体管结构。在AlGaN极化掺杂电流阻挡层中,通过Al组分渐变而产生的极化电场来提升p型杂质激活率,能更加有效地抑制截止状态下通过极化掺杂电流阻挡层的泄漏电流,从而提升器件的耐压能力。此外,极化掺杂电流阻挡层内空穴浓度的增大会降低器件导通电阻,但由于极化掺杂电流阻挡层与n-GaN缓冲层之间形成的二维电子气会阻挡耗尽层向缓冲层内的扩展,极化掺杂电流阻挡层的使用对器件导通电阻几乎没有影响。     

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。     

JFET区注入对大功率VDMOS击穿电压和导通电阻的影响

研究了JFET区注入对大功率VDMOS器件击穿电压和导通电阻的影响,分析讨论了JFET区注入影响击穿电压的机理,并定量给出JFET区注入对导通电阻的影响.通过器件数值模拟优化JFET区注入剂量,并根据仿真结果改进器件设计,在满足击穿电压要求的前提下导通电阻降低了8％.     

用于智能功率集成电路的PTG-LDMOST

提出一种用于智能功率集成电路的基于绝缘体上硅(SOI)的部分槽栅横向双扩散MOS晶体管(PTG-LDMOST)。PTG-LDMOST由传统的平面沟道变为垂直沟道,提高了器件击穿电压与导通电阻之间的折衷。垂直沟道将开态电流由器件的表面引向体内降低了导通电阻,而且关态的时候耗尽的JFET区参与耐压,提高单位漂移区长度击穿电压。仿真结果表明:对于相同的10微米漂移区长度,新结构的击穿电压从常规结构的111V增大到192V,增长率为73%。     

一种超低比导通电阻的L型栅漏极LDMOS

提出了一种具有超低比导通电阻的L型栅漏极LDMOS器件。该器件在两个氧化槽中分别制作L型多晶硅槽栅。漏极n型重掺杂区向下延伸,与衬底表面重掺杂的n型埋层相接形成L型漏极。L型栅极不仅可以降低导通电阻,还具有纵向栅场板的特性,可有效改善表面电场分布,提高击穿电压。L型漏极为电流提供了低阻通路,降低了导通电阻。另外,氧化槽折叠漂移区使得在相同耐压下元胞尺寸及导通电阻减小。二维数值模拟软件分析表明,在漂移区长度为0.9 μm时,器件耐压达到83 V,比导通电阻仅为0.13 mΩ·cm²。     

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。     

Performance optimization of InGaAs power LDMOSFET

In this paper, a power laterally diffused metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (LDMOSFET) on InGaAs is proposed to achieve substantial improvement in breakdown voltage, on-resistance and Baliga׳s figure-of-merit with reduced cell pitch. The proposed LDMOSFET contains two vertical gates which are placed in two separate trenches built in the drift region. The source and drain contacts are taken from the top. The modified device has a planer structure implemented on InGaAs which is suitable for medium voltage power integrated circuits. The performance of proposed device is evaluated using two-dimensional numerical simulations and results are compared with that of the conventional LDMOSFET. The proposed structure considerably reduces the electric field inside the drift region due to reduced-surface field (RESURF) effect even at increased doping concentration leading to improved design trade-off. The proposed device provides 144% higher breakdown voltage, 25% lower specific on-resistance, 8 times improvement in figure-of-merit, and 25% reduction in cell pitch as compared to the conventional device.     

新型的功率器件--射频LDMOS

射频LDMOS功率器件与普通双极型功率器件相比,结构合理、增益高、热稳定性好、性价比高,广泛应用于通信、广播、航空、军事电子等领域。文中对射频LDMOS功率器件的发展趋势、应用前景及主要性能作了较详细的分析,通过实验得出结论,LDMOS功率器件可用于固态发射机中。     

A new technique in LDMOS transistors to improve the breakdown voltage and the lattice temperature

A new technique for high breakdown voltage of the LDMOS device is proposed in this paper. The main idea in the proposed technique is to insert the P⁺ silicon windows in the buried oxide at the interface of the n-drift to improve the breakdown voltage, electric field and maximum lattice temperature. The proposed structure is called as P⁺ window LDMOS (PW-LDMOS). It is shown by extending the depletion region between the P⁺ windows and the n-drift region, the breakdown voltage of PW-LDMOS increases to 405 V from 84 V of the conventional LDMOS on 1 µm silicon layer and 2 µm buried oxide layer. Also, effective values of doping, length, and depth of P⁺ window are investigated in the breakdown voltage. Moreover, a self-heating-effect is alleviated by the silicon windows in comparison with the conventional LDMOS. All the achieved results have been extracted by two-dimensional and two-carriers simulator ATLAS.     

高压槽型SOI LDMOS槽区设计的普适方法

论文介绍了高压SOI槽型LDMOS不同槽介质,槽宽和槽深设计的普适方法。该方法考虑了击穿电压和导通电阻的折中关系。浅而宽的槽适合用高介电常数材料填充,深而窄的槽适合用低介电常数材料填充。论文还讨论了真空槽的情况。仿真结果表明由于器件总宽度的降低,采用低介电常数材料填充槽区可以获得更高的设计优值。