為了提高橫向功率器件的擊穿性能以滿足日益增長的設(shè)計(jì)需求,人們針對橫向功率器件的漂移區(qū)進(jìn)行了諸多優(yōu)化。在這些技術(shù)中,漂移區(qū)橫向變摻雜技術(shù)（Variation of Lateral Doping,VLD）是能夠獲得完全均勻表面電場的技術(shù)之一,且被認(rèn)為是最成熟的技術(shù)。然而在實(shí)際制造過程中,橫向變摻雜器件往往會(huì)面臨一些實(shí)際問題。例如,由退火導(dǎo)致的漂移區(qū)縱向摻雜不均勻的影響以及由器件版圖所帶來的三維曲率效應(yīng)的影響等等。這些非理想的狀況會(huì)使得器件的擊穿性能迅速惡化。但是由于直接對非理想情況下的器件建立模型尤為困難,因此研究者們難以研究這些器件的擊穿機(jī)制并給出其優(yōu)化方案。因此,本文圍繞漂移區(qū)變摻雜器件的二維和三維耐壓模型及其優(yōu)化進(jìn)行深入研究。首先,本文將一維摻雜分布耐壓模型擴(kuò)展到二維摻雜分布。繼而,將版圖三維曲率效應(yīng)考慮進(jìn)模型推導(dǎo)中,將耐壓理論由二維擴(kuò)展至三維耐壓理論。在所建理論模型的指導(dǎo)下,從技術(shù)上提出一種新型的三維表面電場均勻化技術(shù),通過優(yōu)化漂移區(qū)三維雜質(zhì)分布,完全消除版圖形狀導(dǎo)致的電場集中現(xiàn)象,從而獲得最佳的器件性能。最終,在工藝方面,提出給定工藝條件下得到VLD區(qū)域掩膜版參數(shù)的新方法,并給出... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
專用術(shù)語注釋表
第一章 緒論
    1.1 橫向功率器件耐壓技術(shù)研究進(jìn)展
        1.1.1 漂移區(qū)橫向雜質(zhì)優(yōu)化技術(shù)
        1.1.2 漂移區(qū)縱向雜質(zhì)優(yōu)化技術(shù)
        1.1.3 漂移區(qū)三維耐壓技術(shù)
    1.2 橫向功率器件耐壓模型研究進(jìn)展
        1.2.1 橫向功率器件一維耐壓理論
        1.2.2 橫向功率器件二維耐壓理論
        1.2.3 橫向功率器件三維耐壓理論
    1.3 器件工藝技術(shù)研究進(jìn)展
    1.4 本文的主要工作
第二章 變摻雜漂移區(qū)橫向功率器件二維耐壓模型
    2.1 任意變摻雜SOI橫向功率器件勢場模型
        2.1.1 等效襯底電勢法
        2.1.2 漂移區(qū)勢場分布模型
        2.1.3 摻雜分布對表面電場的影響
    2.2 任意變摻雜SOI橫向功率器件擊穿電壓模型
        2.2.1 漂移區(qū)全耗盡情況
        2.2.2 漂移區(qū)不全耗盡情況
        2.2.3 摻雜分布對擊穿電壓的影響
    2.3 任意變摻雜SOI橫向功率器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化判據(jù)
        2.3.1 表面電場完全均勻判據(jù)
        2.3.2 表面電場非全均勻判據(jù)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 變摻雜漂移區(qū)橫向功率器件三維耐壓模型
    3.1 柱坐標(biāo)系下變摻雜SOI橫向功率器件勢場模型
        3.1.1 柱坐標(biāo)系下三維泊松方程降維
        3.1.2 漂移區(qū)勢場分布模型
        3.1.3 摻雜分布以及曲率半徑對電場的影響
    3.2 柱坐標(biāo)系下變摻雜SOI橫向功率器件擊穿電壓模型
        3.2.1 以漏為中心的結(jié)構(gòu)擊穿電壓模型
        3.2.2 以源為中心的結(jié)構(gòu)擊穿電壓模型
        3.2.3 摻雜分布對器件擊穿特性的影響
        3.2.4 曲率半徑對器件擊穿電壓的影響
    3.3 柱坐標(biāo)系下變摻雜SOI橫向功率器件導(dǎo)通電阻
        3.3.1 導(dǎo)通電阻模型
        3.3.2 三維版圖曲率效應(yīng)對導(dǎo)通電阻的影響
        3.3.3 三維版圖曲率效應(yīng)對BFOM值的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 三維表面電場均勻化技術(shù)
    4.1 三維版圖曲率效應(yīng)的橫向功率器件優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.1.1 以源為中心結(jié)構(gòu)下的橫向變摻雜技術(shù)
        4.1.2 以漏為中心結(jié)構(gòu)下的橫向變摻雜技術(shù)
    4.2 考慮三維版圖曲率效應(yīng)的橫向變摻雜器件關(guān)態(tài)特性
        4.2.1 3DVLD器件的電場分布
        4.2.2 3DVLD器件的擊穿電壓
    4.3 考慮三維版圖曲率效應(yīng)的橫向變摻雜器件開態(tài)特性
        4.3.1 3DVLD器件轉(zhuǎn)移特性曲線
        4.3.2 3DVLD器件輸出特性曲線
    4.4 考慮三維版圖曲率效應(yīng)的橫向變摻雜器件導(dǎo)通電阻和BFOM值
        4.4.1 3DVLD器件比導(dǎo)通電阻
        4.4.2 3DVLD器件BFOM值
    4.5 本章小結(jié)
第五章 橫向變摻雜工藝設(shè)計(jì)
    5.1 VLD橫向功率器件工藝設(shè)計(jì)
        5.1.1 掩膜版參數(shù)設(shè)計(jì)
        5.1.2 以源為中心3DVLD橫向功率器件工藝流程仿真
        5.1.3 以漏為中心3DVLD橫向功率器件工藝流程仿真
    5.2 最小二乘法下VLD橫向功率器件工藝設(shè)計(jì)
        5.2.1 最小二乘法下的Minivld軟件開發(fā)
        5.2.2 利用Minivld軟件的工藝設(shè)計(jì)
        5.2.3 利用Minivld軟件的2D/3D VLD區(qū)域工藝設(shè)計(jì)
    5.3 VLD橫向功率器件工藝器件聯(lián)合仿真
        5.3.1 2D/3DVLD橫向功率器件性能
        5.3.2 工藝條件對器件擊穿特性影響
        5.3.3 工藝條件對器件導(dǎo)通電阻影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間撰寫的論文
附錄2 攻讀博士學(xué)位期間申請的專利
附錄3 攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Analytical models of lateral power devices with arbitrary vertical doping profiles in the drift region[J]. 花婷婷,郭宇鋒,于映,Gene Sheu,蹇彤,姚佳飛.  Chinese Physics B. 2013(05)



本文編號：3204502