用于PDP行扫描驱动IC的SOI高压器件

摘要

PDP（Plasma Display Panel：等离子体显示平板）作为新一代显示技术，以其响应速度快，宽屏显示及图像分辨率高等优点，成为显示技术领域发展的重要方向。PDP行扫描驱动芯片是PDP整机系统成本的重要组成部分，其包括低压逻辑部分和高压部分，随着工艺特征线宽的减小，低压逻辑部分所占芯片面积逐渐减小，而高压功率部分由于高电压、大电流，占据了绝大部分的芯片面积，作为设计难点PDP驱动芯片高压部分主要包括高压电平位移电路和功率输出级。
　　本文主要工作是设计应用于 PDP行扫描驱动 IC的SOI高压功率器件，SOI高压功率器件包括高压电平位移电路中的高压 NLDMOS(N-channel Lateral Double-diffused MOSFET)、高压 PLDMOS(P-channel Lateral Double-diffused MOSFET)和输出级的高压LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor)。本次芯片设计采用的厚膜SOI材料的顶层硅厚度为12μm，埋氧层厚度为1μm，高压单元之间和高低压单元之间采用深槽介质隔离，相比与传统的PN结隔离技术，使得芯片面积减小了70％。随着PDP大尺寸显示屏技术的发展，其等效的电容增大，所以对驱动芯片输出端的电流能力有更高的要求。
　　本文首先对SOI高压器件的击穿特性进行理论说明，包括导通状态和关断状态下的击穿情况，在此基础上利用仿真软件Medici仿真器件结构参数变化对阈值电压和击穿电压的影响，器件结构参数主要包括：器件漂移区掺杂浓度，沟道区掺杂浓度以及场板长度等，通过对结果的分析得到符合器件电学特性设计要求的结构参数。在器件仿真基础上设计完整的工艺流程并对关键工艺步骤进行分析，采用工艺仿真软件 Tsuprem4和器件仿真软件 Medici对器件进行工艺器件联合仿真，仿真工艺参数对器件电学特性的影响，确定最终的工艺流程菜单，并完成芯片版图的绘制。第一次流片已经完成，经测试高压器件击穿电压都达到了200V以上，输出端LIGBT的电流能力达到了4×10-4A/μm以上，关断时间小于10-7s，满足PDP行扫描驱动电路对高压器件的要求，并成功实现对PDP屏驱动。

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第一章 引言

1.1 课题背景

1.2 PDP技术发展现状

1.3 本论文的主要工作

第二章 PDP工作原理

2.1 PDP显示屏及其行扫描驱动电路

2.2 SOI技术简介

2.3 本章小结

第三章 PDP行扫描驱动IC中的SOI高压器件设计

3.1 SOI高压集成电路中的隔离技术

3.2 200V SOI NLDMOS设计

3.3 200V SOI PLDMOS优化设计

3.4 输出端设计

3.5 本章小结

第四章 PDP行扫描驱动电路工艺设计

4.1 工艺设计流程

4.2 高压NLDMOS工艺参数优化

4.3高压PLDMOS工艺参数优化

4.4 输出端LIGBT优化设计

4.5 版图绘制

4.6 测试结果

4.7 本章小结

第五章 总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果