【摘要】：隨著電子產(chǎn)品在人類(lèi)社會(huì)中所占有市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng),電能的可使用性也變得越發(fā)的重要。然而,現(xiàn)有技術(shù)獲得的電能中,75%以上的部分需由功率半導(dǎo)體器件轉(zhuǎn)換后方可應(yīng)用于用電設(shè)備上。功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)器件擁有著獨(dú)特的高輸入阻抗、良好的頻率特性以及優(yōu)良的開(kāi)關(guān)特性等優(yōu)勢(shì),從而使其應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。但隨著器件應(yīng)用環(huán)境需求的不斷增大,研究者們發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)功率MOSFET器件的擊穿電壓V_B與比導(dǎo)通電阻R_(on,sp)之間存在一個(gè)矛盾關(guān)系,在高壓應(yīng)用中將產(chǎn)生很大的導(dǎo)通損耗。進(jìn)入航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用后,器件的抗輻照能力隨之成為了一個(gè)不得不考慮的因素,SOI材料因其所具有的抗輻照特性而在20世紀(jì)得到了大力的發(fā)展。利用SOI材料制備的SOI橫向器件也深受學(xué)者們的青睞。但其由于較低的縱向V_B,難以獲得高V_B的器件,而通過(guò)特殊設(shè)計(jì)所得到的高V_B器件,又因過(guò)大的R_(on,sp)而使其應(yīng)用受到了限制�；谏鲜鲇懻撝兴嬖诘膯�(wèn)題,本文通過(guò)對(duì)相關(guān)理論以及本領(lǐng)域相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的學(xué)習(xí)與研究,開(kāi)展了相關(guān)探討工作,并取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展與實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其主要工作、創(chuàng)新點(diǎn)以及取得的相關(guān)成果如下所述:其一,通過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)的學(xué)習(xí)與探究,獲得了適用于本文所提出結(jié)構(gòu)需求的詳細(xì)的理論設(shè)計(jì)指導(dǎo),并可推廣于其他SOI橫向器件結(jié)構(gòu)中使用,囊括了超結(jié)薄層SOI橫向器件的耐壓設(shè)計(jì)以及R_(on,sp)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。其二,提出了一種新型的超結(jié)SOI橫向器件——T-SJ SOI LDMOS結(jié)構(gòu),其巧妙地結(jié)合了超結(jié)結(jié)構(gòu)低R_(on,sp)的優(yōu)勢(shì)與薄硅層SOI橫向器件高V_B的優(yōu)勢(shì)�；诶碚撝笇�(dǎo),本文對(duì)所提出的器件進(jìn)行理論設(shè)計(jì),并利用Sentaurus、Medici以及Tsuprem4等TCAD工具對(duì)器件進(jìn)行仿真優(yōu)化,取得了耐壓V_B為988V,R_(on,sp)為185mΩ·cm~2的三維仿真結(jié)果。其三,針對(duì)仿真優(yōu)化所獲得的T-SJ SOI器件關(guān)鍵參數(shù),進(jìn)行所提出器件的版圖繪制,并流片驗(yàn)證。最終的流片結(jié)果中,其薄硅層區(qū)域?qū)嶋H獲得的t_S為0.174μm,得到了大于900V的超結(jié)SOI橫向器件,且其擁有較低的R_(on,sp)。其中,T-SJ SOI LDMOS器件中心管實(shí)現(xiàn)了高達(dá)977V的擊穿電壓,與此同時(shí)獲得了145mΩ·cm~2的比導(dǎo)通電阻,相較于傳統(tǒng)受到硅極限約束的MOSFET器件,在相同耐壓的情況下,其比導(dǎo)通電阻降低了約18.1%,取得了V_B與R_(on,sp)之間的良好折中。
【圖文】：

第二章 超結(jié) SOI 橫向高壓器件解析優(yōu)化由高斯定理得，界面處I S S I SE E / 3E，結(jié)合公式(1-1)以及優(yōu)化SURF 條件S S,C SNt E /q，則有：B S I S,CS S,CI S,C(0.5 3 )32V t t EEt EqN 公式(2-5)與公式(2-6)可知，增加 S 層摻雜濃度 N 可提高其臨界電場(chǎng)高斯定理可獲得介質(zhì)場(chǎng)的增強(qiáng)效果。因此，通過(guò)減薄頂層硅厚度至加其漂移區(qū)的摻雜濃度，都可有效地增強(qiáng)介質(zhì)電場(chǎng)，從而提高 SOI向耐壓以改善其整體耐壓水平，其耐壓 VB及介質(zhì)場(chǎng) EI與 S 層摻雜如圖 2-4 所示。

其溫度以及主溫度所需的時(shí)間都將對(duì)超結(jié)的形貌以及濃度分布產(chǎn)生不良的影響。其對(duì)應(yīng)的超結(jié)形貌如圖 3-8 所示，超結(jié)邊緣處的濃度分布如圖 3-9 所示。圖3-8 常規(guī)場(chǎng)氧工藝下的超結(jié)形貌15 18 21 24-1012NJS（ 0161mc3-）Distance（ m）N型雜質(zhì)P型雜質(zhì)圖3-9 常規(guī)場(chǎng)氧工藝下超結(jié)邊緣處的濃度分布
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN386

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 金大志;戴晶怡;楊中海;;特種高壓器件離子光學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算[J];真空電子技術(shù);2008年04期

2 孫國(guó)梁;硅片直接鍵合制備SOI及高壓器件的研究[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;1988年04期

3 蔡樹(shù)軍,王長(zhǎng)河,黃忠升;SEBISIT——一種新型高壓抗輻射功率晶體管[J];微電子學(xué);1988年06期

4 唐國(guó)洪 ,陳德英 ,童勤義 ,莊慶德;高壓PMOSIC的器件和工藝設(shè)計(jì)[J];電子器件;1988年02期

5 陳星弼 ,李肇基 ,宋志慶;高壓半導(dǎo)體器件電X4的二}搗治鯷J];成都電訊工程學(xué)院學(xué)報(bào);1988年01期

6 蔡樹(shù)軍;王長(zhǎng)河;黃忠升;李維國(guó);;SEBISIT——一種新型抗核輻照高壓功率晶體管的研究[J];半導(dǎo)體情報(bào);1988年03期

7 趙元富;李蔭波;;200V MOS高壓集成電路的研制[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);1989年04期

8 劉學(xué)如，胡澤，，鄒修慶;用于高壓器件的實(shí)用硅－硅鍵合技術(shù)[J];微電子學(xué);1994年03期

9 曹娜,吳瑞,鄭國(guó)祥;一種新的單邊高壓器件的模擬及參數(shù)提取方法[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;2004年02期

10 米倫;劉鐵;張鵬;;程控真空高壓器件老煉臺(tái)的研制[J];信息與電子工程;2007年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 葛一兵;姜巖峰;;橫向高壓器件串聯(lián)結(jié)構(gòu)特性分析[A];2009通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十四屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 金大志;戴晶怡;楊中海;;特種高壓器件離子光學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算[A];第二屆全國(guó)信息與電子工程學(xué)術(shù)交流會(huì)暨第十三屆四川省電子學(xué)會(huì)曙光分會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

3 李俊燾;;雙極型碳化硅固態(tài)高壓器件技術(shù)研究進(jìn)展[A];2017年版中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)[C];2018年

4 米倫;劉鐵;張鵬;;程控真空高壓器件老煉臺(tái)的研制[A];第二屆全國(guó)信息與電子工程學(xué)術(shù)交流會(huì)暨第十三屆四川省電子學(xué)會(huì)曙光分會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

5 王石冶;劉衛(wèi)麗;張苗;林成魯;宋志棠;;SOI在高壓器件中的應(yīng)用[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅲ[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 張波;SOI：技術(shù)瓶頸突破 應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大[N];中國(guó)電子報(bào);2007年

2 ;代工廠開(kāi)辟市場(chǎng)新路 設(shè)計(jì)公司強(qiáng)調(diào)緊密配合[N];中國(guó)電子報(bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 郭宇鋒;SOI橫向高壓器件耐壓模型和新器件結(jié)構(gòu)研究[D];電子科技大學(xué);2005年

2 花婷婷;橫向集成高壓器件縱向摻雜分布優(yōu)化理論的研究[D];南京郵電大學(xué);2014年

3 胡盛東;SOI橫向高壓器件縱向耐壓理論與新結(jié)構(gòu)[D];電子科技大學(xué);2010年

4 羅小蓉;基于介質(zhì)電場(chǎng)增強(qiáng)理論的SOI橫向高壓器件與耐壓模型[D];電子科技大學(xué);2007年

5 喬明;基于高低壓兼容工藝的高壓驅(qū)動(dòng)集成電路[D];電子科技大學(xué);2008年

6 李琦;薄漂移區(qū)橫向高壓器件耐壓模型及新結(jié)構(gòu)[D];電子科技大學(xué);2008年

7 孔謀夫;新型半橋功率集成電路的研究[D];電子科技大學(xué);2013年

8 趙勝雷;氮化鎵基半導(dǎo)體電力電子器件擊穿機(jī)理研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 詹珍雅;具有部分超結(jié)的SOI橫向高壓器件研究[D];電子科技大學(xué);2018年

2 朱志;基于增強(qiáng)介質(zhì)層電場(chǎng)技術(shù)的新型SOI高壓器件研究[D];重慶大學(xué);2015年

3 肖倩倩;一種超薄SOI橫向高壓器件的研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2017年

4 華磊;基于器件數(shù)值仿真軟件的薄層SOI高壓器件設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2012年

5 楊帆;400V薄層SOI高壓器件研究[D];電子科技大學(xué);2010年

6 羅盧楊;SOI高壓器件及功率開(kāi)關(guān)集成電路的研究[D];電子科技大學(xué);2003年

7 嵇剛;0.18微米高壓器件生產(chǎn)周期改善與工藝優(yōu)化研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

8 鄧浩;新型介質(zhì)場(chǎng)增強(qiáng)SOI高壓器件研究[D];電子科技大學(xué);2009年

9 陳開(kāi)鋒;雙介質(zhì)埋層SOI高壓器件的研制[D];電子科技大學(xué);2008年

10 閆斌;復(fù)合埋層SOI高壓器件的數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D];電子科技大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2614685