赵逸涵 段宝兴 袁嵩 吕建梅 杨银堂

(西安电子科技大学微电子学院,宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室,西安 710071)

1 引 言

横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(lateral double-diff used MOSFET,LDMOS)由于其具有横向沟道且电极均位于器件表面,便于与其他低压电路、器件集成,因此被广泛应用于高压集成电路与智能功率集成电路中,成为第二次电子革命的核心技术[1−5].第三代半导体材料SiC和GaN因其材料具有禁带宽度大、高临界击穿电场、高电子迁移率等诸多优点,逐渐成为研究热点[6−10].然而这类材料和器件由于特殊的工艺以及高昂的成本,且在器件可靠性方面一直存在诸多问题亟待解决[11−13],所以硅基半导体器件仍是当前研究和应用的热点.在LDMOS器件设计过程中,击穿电压(breakdown voltage,BV)一直是一项至关重要的参数.自从减小表面电场(reduced surface field,RESURF)技术[14]提出以来,通过电场调制效应来改善器件横向表面电场分布,提高器件击穿特性一直是一个备受关注的研究方向[15−20].

本文提出了一种新型LDMOS结构,在传统LDMOS漏端加入了纵向辅助耗尽衬底层(assisted deplete-substrate layer,ADSL),通过扩展纵向耗尽区从而达到电场调制效果,不仅使得纵向的电场得到优化,同时也使横向电场得到大幅提升.利用仿真软件ISE-TCAD[21]进行仿真,当漂移区长度均为70µm且都满足RESURF条件时,器件新结构的击穿电压由传统结构的462 V提升到897 V,提高了94%.并且新结构的优值( figure-of-merit,FOM)(FOM=BV2/Ron,sp)相比于传统结构的0.55 MW/cm2也提高到1.24 MW/cm2,提升了两倍之多.可以看出,ADSL LDMOS器件性能相比于传统LDMOS有了极大的提升.

2 器件结……

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