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绝缘体上硅(Silicon on Insulator,SOI)横向绝缘栅双极型晶体管(Lateral Insulated Gate BipolarTransistor,LIGBT)具有耐压高、驱动电流能力强、开关速度快和功率损耗低等优点,已在等离子显示器(Plasma Display Panel,PDP)扫描驱动芯片上逐渐得到应用,并有取代目前已经广泛应用的横向双扩散场效应晶体管(Lateral Double-diffused MOSFET,LDMOS)的趋势,SOI-LIGBT的应用可以提高芯片性能,降低芯片成本,增强产品的市场竞争力。
本文旨在优化设计出能够应用于PDP扫描驱动芯片,并且可以取代现有高压LDMOS的高压SOI-LIGBT。首先,分析比较SOI-LIGBT各种改进结构的优缺点,进而结合现有实际工艺能力,确定本文SOI-LIGBT的基本器件结构。其次,采用器件工艺模拟软件TSUPREM-4和电学特性仿真软件MEDICI主要针对SOI-LIGBT的SOI层、埋氧层、p型体区、漏端n型缓冲层、栅极和漏极场板等器件结构和工艺参数进行优化设计,并确定最佳参数值。最后,基于无锡华润上华标准的0.5μmCDMOS工艺,开发出集成SOI-LIGBT高压器件的高低压兼容工艺,并运用Cadence软件完成器件版图设计工作。
经流片测试,SOI-LIGBT主要特性为:击穿电压185V,开态饱和电流2x10-4A/μm以上,阈值电压0.83V,导通电阻56mΩ·cm2,完全符合PDP扫描驱动芯片正常工作要求,达到本文设计预期目标。