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《高壓ldmos功率器件的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、http://www.elecfans.com電子發(fā)燒友http://bbs.elecfans.com電子技術(shù)論壇高壓LDMOS功率器件的研究張博吳玉廣(西安電子科技大學微電子所陜西西安710071)摘要：提出了一種適用于高低壓電路集成的LDMOS器件結(jié)構(gòu)，采用DoubleRESURF技術(shù)和場板技術(shù)，耐壓可達700伏。本文借助二維器件模擬軟件MEDICI，分析了器件的參數(shù)對擊穿電壓和導通電阻的影響，從而實現(xiàn)了器件的高耐壓和低導通電阻的要求。關(guān)鍵詞：高壓器件；LDMOS；RESURF技術(shù)；MEDICI；導通電阻中圖分類號：TN432文獻標識碼：ARese
2、archforHighVoltageLDMOSPowerDeviceZhangBoWuYuGuang(ThemicroelectronicInstituteofXidianUniversityXi’an710071China)Abstract:UsingDoubleRESURFandfield-platetechnology,anLDMOSdeviceforhigh/lowvoltageIC’sisproposed.Thebreakdownvoltagecanmountto700V.Effectsofdeviceparametersonthebreak
3、downvoltageandon-resistanceareanalyzedbyusing2DdevicessimulatorMEDICI.Hence,therequirementsofhighvoltageandlowon-resistanceisachieved.Keywords:Highvoltagedevice；LDMOS；RESURFTechnology；MEDICI；On-Resistance1引言隨著高壓功率集成電路在電機驅(qū)動、工業(yè)控制、汽車電子、開關(guān)電源等方面的廣泛使用，高壓功率器件以及高低壓兼容工藝的設(shè)計也成為國內(nèi)目前研究的熱門課題。
4、高壓MOS器件具有橫向和縱向之分，橫向器件的漏、源、柵極都在芯片表面，易于通過內(nèi)部連接與其它電路相集成，因而在高壓功率集成電路中較為常用。本文采用橫向雙擴散MOS結(jié)構(gòu)（LDMOS），它具有理想的開關(guān)特性和良好的安全工作區(qū)，并且制造工藝簡單，成本低，容易與低壓CMOS工藝兼容。LDMOS的設(shè)計，主要圍繞高耐壓和低導通電阻的設(shè)計指標，采用各種弱化表面電場的技術(shù)。2高壓LDMOS器件結(jié)構(gòu)由于PN結(jié)在表面的曲率影響，使表面電場常常大于體內(nèi)的最大電場，在高壓下器件易于在表面發(fā)生擊穿。為此，設(shè)計中，不但材料參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)等要選擇在給定電壓下不發(fā)生擊穿，而且還要采取
5、一些特殊結(jié)構(gòu)，弱化表面最大電場。圖1高壓LDMOS器件結(jié)構(gòu)圖示RESURF技術(shù)是提高器件擊穿電壓常用的技術(shù)之一。它是在輕摻雜的外延層上制作器件，在器件達到擊穿電壓前漂移區(qū)全部耗盡，表面電場分布更加平擔，使擊穿點從表面轉(zhuǎn)移到體內(nèi)。因此必須正確設(shè)計外延層的雜質(zhì)濃度N和t。根據(jù)Parpia-Salama分析模型，他epiepiN[4]們推出了與t的關(guān)系及經(jīng)驗公式：epiepihttp://www.elecfans.com電子發(fā)燒友http://bbs.elecfans.com電子技術(shù)論壇2ε0εsiNsub1/2tB=()V（1）epiqNNN()+epis
6、ubepi其中，BV是襯底/外延結(jié)的擊穿電壓?？紤]到擊穿點轉(zhuǎn)移到體內(nèi)，在計算時近似地認為BV為器件的耐壓。本文的研究以N-LDMOS為例，器件的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。采用DoubleRESURF技術(shù)能在保證器件高的擊穿電壓的前提下可獲得比常規(guī)RESURF結(jié)構(gòu)較小的比導通電阻。它是在單個RESURF結(jié)構(gòu)的外延層上引入導電類型相反的P降場層（p-top），可以有效地降低器件源端和漏端的表面電場。與普通RESURF類似，它要求在器件達到擊穿前外延層和P降場層都全部耗盡。因此設(shè)計好P降場層的各個結(jié)構(gòu)參數(shù)也成為本文研究的重點。在該結(jié)構(gòu)中，還采用了場板技術(shù)，從而進一步
7、降低柵和漏端的電場，使器件表面電場趨于均勻。其中在P阱中做了P+，目的是使溝道下部與源極相連，接到同一電位上。3器件耐壓的二維仿真模擬及分析本文借助二維數(shù)值器件模擬軟件MEDICI對所設(shè)計的器件進行模擬仿真。由于雪崩擊穿是器件反向擊穿的主要機理，雪崩擊穿的條件為：xd∫αdx=1（2）0其中，x為耗盡區(qū)寬度，α為載流子的碰撞電離率，左式為碰撞電離積分。因此，在仿真d[5]中，我們通過MEDICI軟件的IONIZATI參數(shù)計算電離積分來作為判斷器件是否擊穿的依據(jù)。從提高襯底和外延結(jié)擊穿電壓的角度看，外延層濃度應(yīng)盡量取的較小，但是濃度越小，器件的導通電阻就
8、會越大。襯底濃度也應(yīng)盡量取的較小，但濃度過底不易制備，成本過高，15?314?3而且電路極易發(fā)
