带有P型埋层的新型双栅SOI MOSFET

本文提出一种超低比导通电阻(Ron,sp)可集成的SOI 双栅triple RESURF (reduced surface field)的n型MOSFET (DG T-RESURF)。这种MOSFET具有两个特点：平面栅和拓展槽栅构成的集成双栅结构(DG),以及位于n型漂移区中的P型埋层。首先, DG形成双导电通道并且缩短正向导电路径,降低了比导通电阻。DG结构在反向耐压时起到了纵向场板作用,提高了器件的击穿电压特性。其次, P型埋层形成triple RESURF结构 (T-RESURF),这不仅增加了漂移区的浓度,而且调节了器件的电场。这在降低了比导通电阻的同时提高了击穿电压。最后,与p-body区连接在一起的P埋层和拓展槽栅结构,可以显著降低击穿电压对P型埋层位置的敏感性。通过仿真,DG T-RESURF的击穿电压为325V,比导通电阻为8.6 mΩ?cm2,与平面栅single RESURF MOSFET(PG S-RESURF)相比,DG T-RESURF的比导通电阻下降了63.4%,击穿电压上升9.8%。     

低比导通电阻P埋层SOI双介质槽MOSFET

提出了一种带P型埋层的新型SOI双介质槽MOSFET.通过在SOI层底部引入P型埋层作为补偿,在耐压优化情况下增加漂移区的浓度,降低了比导通电阻.MEDICI TCAD仿真结果表明:在281 V击穿电压下,该结构的比导通电阻为4.6 mΩ·cm2,与不带P型埋层的结构相比,在达到同样耐压的情况下,比导通电阻降低了19％.     

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。     

低压沟槽功率MOSFET导通电阻的最优化设计

研究了低压沟槽功率MOSFET(<100V)在不同耐压下导通电阻最优化设计的差别。给出了确定不同耐压MOSFET参数的方法,简要分析了沟槽MOSFET的导通电阻;利用Sentaurus软件对器件的电性能进行模拟仿真。理论和仿真结果均表明,耐压高的沟槽MOSFET的导通电阻比耐压低的沟槽MOSFET更接近理想导通电阻,并且,最优导通电阻和最优沟槽宽度随着耐压的提高而逐渐增大。     

超低导通电阻MOSFET

SiR640DP和SiR662DP是40V和60VN沟道TrenchFET功率MOSFET,两款器件采用SO-8或PowerPAK SO-8封装,具有极低的导通电阻,以及极低的导通电阻与栅极电荷乘积（FOM,优值系数）。     

薄膜双栅MOSFET体反型现象的研究

通过对QM模型的介绍，说明了薄膜双栅MOSFET体反型现象是量子效应的结果，并对QM模型中提出的反型层质心概念进行了剖析，阐述了其重要的物理意义和应用价值。利用反型层质心概念，提出了一组形式非常简单，且与体硅单沟道MOSFET表达式十分相似的薄膜双栅MOSFET亚阈值区反型层载流子浓度和亚阈值电流的表达式。与MEDICI模拟结果的比较证明了其精确性。应用反型层质心及所提出的亚阈值区模型，对薄膜双栅MOSFET体反型现象进行了深入的分析，提出了一个能够较好体现体反型作用的硅膜厚度范围。     

一种具有子沟槽结构的屏蔽栅MOSFET的研究北大核心CSCD

为了降低屏蔽栅沟槽型(SGT,Shield Gate Trench)MOSFET的导通电阻、提高器件的品质因数,通常使用增加屏蔽栅沟槽深度和密度的方法,但是在刻蚀高密度深沟槽时会使晶圆产生严重的翘曲现象。因此,提出一种100 V具有子沟槽(ST,Sub-Trench)的SGT(ST-SGT)器件结构。在相邻的主沟槽间插入子沟槽后,显著降低了器件栅极附近的电场峰值,避免栅氧化层出现过早击穿,同时较浅的子沟槽提升了外延层纵向电场分布的均匀性,改善了高密度深沟槽带来的晶圆翘曲问题。通过使用Sentaurus TCAD仿真软件,调节子沟槽深度和上层外延层电阻率两个重要参数,对ST-SGT进行优化设计。结果表明,当子沟槽深度为2.5μm、上层外延电阻率为0.23Ω·cm时,对应的ST-SGT的品质因数(FOM,Figure of Merit)最大,此时击穿电压为135.8 V,特征导通电阻为41.4 mΩ·mm^(2)。优化后的ST-SGT与传统SGT相比,其FOM提高了19.6%。     

A Low On-Resistance SOI LDMOS using a Trench Gate and a Recessed Drain Ge Rui(葛锐), Luo Xiaorong(罗小蓉)?, Jiang Yongheng(蒋永恒), Zhou Kun(周坤),

本文提出了一种超低比导通电阻(R_on,sp) SOI槽栅凹漏MOSFET(TGRD MOSFET)。正向导通时,槽栅和凹漏的结构增加了导电区域,缩短了电流流经的路径,从而降低了比导通电阻。并且此结构中采用了RESURF结构提高了漂移区浓度,进一步降低了比导通电阻。当TGRD MOSFET的半个元胞尺寸为6.5μm时,它的击穿电压为97V,R_on,sp为0.985mΩ.cm₂。与SOI槽栅MOSFET(TG MOSFET)和常规MOSFET(Conventional MOSFET)相比,在相同的BV下,TGRD MOSFET的R_on,sp分别地降低了46%和83%。或者在相同的R_on,sp下,与SOI槽栅槽漏MOSFET(TGTD MOSFET)相比, BV提高了37%。     

具有超低导通电阻的AC-DC同步整流MOSFET

国际整流器公司(Intemational Rectifier，简称IR)近日发布了一组电压为75V和100V，专用于AC-DC同步整流和Oring电路的MOSFET。这批新器件具备超低导通电阻(例如，IRFB4310[100V]Rcsicn)=7mOhm；IRFB3207[75V]Rcsyoiy；45mOhm)，能极大优化笔记本电脑、LCD适配器和服务器等应用中AC-DC SMPS的效率和功率密度。     

Ultra-low specific on-resistance SOI double-gate trench-type MOSFET

An ultra-low specific on-resistance(R_on,sp) silicon-on-insulator（SOI） double-gate trench-type MOSFET （DG trench MOSFET） is proposed.The MOSFET features double gates and an oxide trench:the oxide trench is in the drift region,one trench gate is inset in the oxide trench and one trench gate is extended into the buried oxide.Firstly,the double gates reduce R_on,sp by forming dual conduction channels.Secondly,the oxide trench not only folds the drift region,but also modulates the electric field,thereby reducing device pitch and increasing the breakdown voltage（BV）.A BV of 93 V and a R_on,sp of 51.8 mΩ·mm² is obtained for a DG trench MOSFET with a 3μm half-cell pitch.Compared with a single-gate SOI MOSFET（SG MOSFET） and a single-gate SOI MOSFET with an oxide trench（SG trench MOSFET）,the R_on,sp of the DG trench MOSFET decreases by 63.3%and 33.8% at the same BV,respectively.     

一种RESURF效应增强的高压低阻槽型SOI LDMOS

本文提出一种RESURF效应增强（Enhanced RESURF Effect）的高压低阻SOI LDMOS（ER-LDMOS）新结构,并研究其工作机理。ER-LDMOS的主要特征是：漂移区中具有氧化物槽;氧化物槽靠近体区一侧具有P条;氧化物槽下方的N型漂移区中具有埋P层。首先,从体区延伸到氧化物槽底部的P条,不仅起到纵向结终端扩展的作用,而且具有纵向RESURF效果,此二者都优化体内电场分布且提高漂移区掺杂浓度;其次,埋P层在漂移区中形成triple RESURF效果,能够进一步优化体内电场并降低导通电阻;第三,漂移区中的氧化物槽沿纵向折叠漂移区,减小了器件元胞尺寸,进一步降低比导通电阻;第四,P条、埋P层、氧化物槽和埋氧层对N型漂移区形成多维耗尽作用,实现增强的RESURF效应,可达到提高漂移区掺杂浓度与优化电场分布的目的,从而降低导通电阻且提高器件耐压。仿真结果表明,在相同的器件尺寸参数下,与常规槽型SOI LDMOS相比,ER-LDMOS击穿电压提高67%,比导通电阻降低91%。     

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.     

Trench MOSFET的研究与进展

研究总结了功率MOSFET器件与BJT器件相比的发展优势.介绍了作为VDMOSFET进一步发展的新型器件Trench MOSFET研究提出的背景及意义,并从其基本结构出发阐述了TrenchMOSFET与VDMOS相比的电学性能特点.最后对其发展现状,关键技术和结构参数及其发展趋势进行了概括、总结和展望.     

一种降低VDMOS导通电阻的新结构研究

本文提出了一种降低VDMOS导通电阻的新结构,从理论上分析了该结构在保证VDMOS器件击穿电压保持不变的前提下,可以降低VDMOS的比导通电阻约22%,同时该新结构仅需要在原VDMOS器件版图的基础上增加一个埋层,工艺可加工性较强。把该结构用于一款200V耐压的N沟道VDMOS器件的仿真分析,器件元胞的比导通电阻降低了23%,采用三次外延四次埋层的制作方式,器件的比导通电阻可以降低33%,该新结构在条栅VDMOS研制方面具有广阔的应用前景。     

A novel structure in reducing the on-resistance of a VDMOS

A novel structure of a VDMOS in reducing on-resistance is proposed.With this structure,the specific on-resistance value of the VDMOS is reduced by 22%of that of the traditional VDMOS structure as the breakdown voltage maintained the same value in theory,and there is only one additional mask in processing the new structure VDMOS,which is easily fabricated.With the TCAD tool,one 200 V N-channel VDMOS with the new structure is analyzed,and simulated results show that a specific on-resistance value will reduce by 23%,and the value by 33% will be realized when the device is fabricated in three epitaxies and four buried layers.The novel structure can be widely used in the strip-gate VDMOS area.     

新型具有低比导通电阻的多超结功率器件结构

提出一种新型多超结LDMOS功率器件,通过在横向和和纵向P柱区与N柱区之间的相互作用降低器件的导通电阻。在这一结构中,多层超结通过相互反向排列而形成,相比于常规超结的二维耗尽,MSJ由于纵向电场调制的作用形成三维耗尽,并且由于深漏的存在,电流分布更好,在各项条件的作用下,漂移区的掺杂浓度得到了提高,降低了器件导通电阻。底层超结的电场屏蔽效应使得该器件达到电荷平衡,由于衬底辅助耗尽效应效应产生的漏区高电场降低了,在漂移区产生一个均匀分布的电场并且获得高击穿电压。通过数值模拟仿真验证表明：在维持高击穿电压的情况下,长12微米的MSJ功率器件的导通电阻相比于同样大小的常规器件降低了42%。     

Design of 700 V triple RESURF nLDMOS with low on-resistance

A 700 V triple RESURF nLDMOS with a low specific on-resistance of 100 mΩ·cm² is designed. Compared with a conventional double RESURF nLDMOS whose P-type layer is located on the surface of the drift region, the P-type layer of a triple RESURF nLDMOS is located within it. The difference between the locations of the P-type layer means that a triple RESURF nLDMOS has about a 30% lower specific on-resistance at the same given breakdown voltage of 700 V. Detailed research of the influences of various parameters on breakdown voltage, specific on-resistance, as well as process tolerance is involved. The results may provide guiding principles for the design of triple RESURF nLDMOS.