高压LDMOS器件终端技术的研究与设计

摘要

随着电子产品的不断丰富，作为功率集成器件的重要组成部分----LDMOS器件也迅猛发展，其主要应用在汽车电子，LED照明驱动，开关电源等等方面。在大电流应用情况下，LDMOS的版图结构一般采用叉指状来获得较大的宽长比，在电平位移电路中应用时则一般采用圆形版图来实现。对于叉指状版图，其存在以源极为中心的终端区域，在这一区域的耐压结的曲率半径较小，会增强结处的电场值，从而使这部分区域较早达到临界击穿电场值，使 LDMOS器件在这部分区域发生击穿，这意味着器件的大部分区域----直道有效区域是没有发挥到极致的，器件的面积没有充分得到利用。针对这一问题可以通过将 P型衬底引入到以源极为中心的区域，从而将耐压结的曲率半径加大，避免了器件在这一区域的击穿，并通过实验验证了设计，最终的实验获得了耐压值为788 V的双埋层N沟道LDMOS以及805 V的具有表面低阻通道的LDMOS器件。
　　本研究主要内容包括：⑴将P型低掺杂衬底引入到以源极为中心的终端区域并与源极P型阱区相接触，从而将原来的耐压结曲率半径加大，并且将原来的突变结变成缓变结，从而在这部分区域的表面电场分布变为近似矩形，提高了这部分的耐压值。在设计上将器件划分为三部分来分别设计，利用Tsuprem4软件来进行工艺仿真确定器件工艺以及相关版图尺寸参数，并且对于终端与直道有效区域的交接区域利用Silvaco进行三维仿真确定该区域版图尺寸参数。实验获得了耐压值为788V，比导通电阻为105.6 mΩ·cm2的LDMOS器件。⑵将P型低掺杂衬底引入以源极为中心的终端区域，将作为漂移区的N型阱区分为两部分，最终在这部分区域构成一个反向的晶闸管结构，并且其耐压结曲率半径变大。在设计上将器件划分为两部分来设计，利用工艺仿真确定相关工艺参数，之后按照工艺参数定义源中心终端区域各项掺杂浓度，利用Sentaurus软件对这部分区域仿真设计来确定相关区域的版图尺寸参数。实验获得了耐压值为805V，比导通电阻低至86.49mΩ·cm2的LDMOS器件，其结果验证了设计的有效性并且达到国际同类器件先进水平。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1课题背景及其研究意义

1.2国内外发展动态及其现状

1.2.1 LDMOS器件发展动态

1.2.2 LDMOS器件终端技术发展动态

1.3本论文主要工作与内容安排

第二章 高压LDMOS器件版图结构及其耐压机理

2.1高压LDMOS器件版图结构

2.2直道有效区域耐压机理

2.3终端区域耐压机理

2.4本章小结

第三章 双埋层N沟道LDMOS终端结构的设计与实现

3.1双埋层N沟道LDMOS器件结构

3.2双埋层N沟道LDMOS器件设计

3.2.1直道有效区域设计

3.2.2弧形终端区域设计

3.2.3交接区域设计

3.3双埋层N沟道LDMOS器件实现

3.3.1工艺流程

3.3.2版图设计

3.3.3实验结果

3.4本章小结

第四章 具有表面低阻通道的LDMOS终端结构的设计与实现

4.1具有表面低阻通道的LDMOS器件结构

4.2具有表面低阻通道的LDMOS器件设计

4.2.1直道有效区域设计

4.2.2源中心终端区域设计

4.3具有表面低阻通道的LDMOS器件实现

4.3.1工艺流程

4.3.2实验结果

4.4本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果