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带浮空层的LDMOS 器件特性研究

2021-03-15赵婉婉陈子馨

科技创新与应用 2021年10期
关键词:优化

赵婉婉,冯 懿,陈子馨

(1.上海电力大学,上海200090;2.国核自仪系统工程有限公司,上海200241)

引言

随着功率半导体器件的不断发展,功率器件逐渐成为人们研究的热门器件。而横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)作为常用的功率器件,因其制造工艺简单且易实现,一直是人们研究的重点[1]。

导通电阻和击穿电压作为LDMOS 的重要参数,低导通电阻高击穿电压一直是研究学者研究的主要方向[2]。提高LDMOS 器件性能的技术有:超结技术[3]、场板技术[4]、降低器件表面电场[5]等技术。降低器件表面电场(Reduced Surface Field,RESURF)技术,通过辅助耗尽作用,优化LDMOS 器件漂移区的电场分布,提升LDMOS 器件性能。随着RESURF 技术的不断发展与改善,人们提出了Double-RESURF 及Triple-RESURF 结构等改善器件的性能。RESURF 技术,主要是通过优化器件的横向电场,提高器件击穿电压,达到改善器件击穿电压的目的。而器件击穿电压大小,不仅与器件横向电场有关,也与器件的纵向电场有关。通过对器件纵向电场的优化,也能有效改善器件的击穿特性。

本文在Double RESURF 器件结构的基础上,通过在衬底上引入部分N 型浮空层,构建了一种带有部分浮空层 的LDMOS (Partial floating layer LDMOS,PFL-LDMOS)。利用TCAD 仿真软件,对器件进行电学仿真,通过对仿真结果的分析与讨论,进一步优化器件的结构参数,改善器件性能。

1 器件结构

图1 为器件的结构图,其中(a)为PFL-LDMOS 结构图,(b)为具有Double RESURF 结构的LDMOS(D-LDMOS),(c)为传统LDMOS(Con-LDMOS)器件结构图。图中Ld 表示器漂移区长度,Tepi 为浮空层距离器件漂移区的距离以此来表示浮空层的位置,Lf 表示器件浮空层的长度。由图可知D-LDMOS 相较于传统LDMOS 器件,漂移区中掺杂了P 型埋层,P 埋层辅助耗尽漂移区,改善器件性能。……

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