高壓SOILDMOS擊穿機(jī)理分析及器件制備.pdf

1、SOI(Silicon On Insulator)器件及集成電路具有泄漏電流小、寄生電容小、功耗小、集成度高、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).高壓SOI SPIC(Smart Power IC)是近幾年國(guó)際上競(jìng)相發(fā)展的功率集成電路中的新領(lǐng)域.該課題所研究的局域電荷槽結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)高壓SOI器件是高壓SOI SPIC中的關(guān)鍵器件,是國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金試點(diǎn)項(xiàng)目.該課題進(jìn)行高壓SOI橫向MOS器件的研究,是SOI SPIC研究的先期應(yīng)用性工作,將為今

2、后進(jìn)行SOI SPIC的研究提供基礎(chǔ).該課題分析具有局域電荷槽結(jié)構(gòu)的SOI LDMOS的縱向耐壓機(jī)理,提出界面電荷耐壓模型,這是迄今為止所見(jiàn)報(bào)道的高壓SOI器件理想的新模型.該模型認(rèn)為,將界面電荷Qs引入I層Si/SiO<,2>的Si界面,根據(jù)電位移矢量的全連續(xù)性,界面電荷Qs越多,使I層內(nèi)電場(chǎng)增加,直至SiO<,2>的臨界電場(chǎng),從而提高縱向擊穿電壓Vb.v,很好得解決了器件的縱向耐壓?jiǎn)栴}.并通過(guò)模擬結(jié)果和解析結(jié)果的比較驗(yàn)證了該模型的有

3、效性.利用器件二維數(shù)值仿真軟件MEDICI,詳細(xì)研究局域電荷槽內(nèi)的電荷分布和埋二氧化硅層的電場(chǎng)分布,以及埋二氧化硅厚度和槽寬對(duì)耐壓的影響.進(jìn)行工藝容差及正向特性分析.研究復(fù)合結(jié)構(gòu)SOI LDMOS的反向特性.該結(jié)構(gòu)器件在縱向借助局域電荷槽引入大量的界面電荷,以提高I層的電場(chǎng),從而提高器件的縱向耐壓;在橫向用U型槽電極,該電極在反向時(shí)吸收部分電力線(xiàn),改善電場(chǎng)的分布,同時(shí)可以增加漂移區(qū)的長(zhǎng)度.這樣,該復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅可突破普通高壓SOI MOS