【摘 要】
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随着功率半导体器件工艺技术不断进步,新型器件结构层出不穷。LDMOS(Laterally Double-diffused Metal-Oxide Semiconductor)以其在超大规模集成电路中的理想兼容性,具有高功
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随着功率半导体器件工艺技术不断进步,新型器件结构层出不穷。LDMOS(Laterally Double-diffused Metal-Oxide Semiconductor)以其在超大规模集成电路中的理想兼容性,具有高功率、高线性度以及良好的热性能,已被广泛地应用于装备制造业,轨道交通,国防等重点领域。然而,由于技术水平的不断发展,导致对半导体器件中的性能要求也在提高,也即更高的击穿电压、更高大的工作电流、更快的开关速度。因此,科研人员主要从器件结构、工艺、材料三个方面对器件进行研究,从而改善器件性能,以满足日益增长的需求。本文为了实现高击穿电压低导通电阻的LDMOS,主要从器件的结构改进出发,介绍了场板技术,沟槽技术等终端技术去改善器件性能,并提出了两种新型沟槽结构。第一种是L形垂直场板沟槽LDMOS(L-shaped Vertical Field Plate,LVFP LDMOS)器件。该器件在沟槽(Trench)中插入了连着栅电极(Gate)的L形垂直场板(LVFP),LVFP优化了器件内部的电场分布,在漂移区内部额外的引入了多个电场尖峰,改善了RESURF效应,提高了器件的击穿电压。另外,LVFP有效的辅助了漂移区耗尽,极大地提高了漂移区浓度,从而降低了导通电阻。本文通过对垂直场板的形状参数、位置、沟槽相关参数以及漂移区浓度等参数分析得到,相比较传统的垂直场板沟槽LDMOS(VFP LDMOS,BV=710V,Ron=36.8 mΩ?cm2),LVFP LDMOS的击穿电压提高到了833V,导通电阻降低了48.19%,LVFP器件取得了很高的品质因数(Figure-Of-Merit,FOM,=BV2/Ron),性能得到了极大地改善。第二种是梯形沟槽结构的SOI LDMOS(Trapezoidal Trench SOI LDMOS)器件。基于SOI技术,一种梯形沟槽结构被引入,梯形沟槽可以有效调节器件内部的电场和电势分布,沟槽内部形成了更高的电场尖峰,改善了器件内部电场分布。相比较传统沟槽结构的LDMOS,虽然Trapezoidal Trench SOI LDMOS对导通电阻的改善并不明显,但是击穿电压增加了13.35%,器件仍然有更高的品质因数(Figure-Of-Merit,FOM,=BV2/Ron),其性能更加突出。
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