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随着电子产品在人类社会中所占有市场的不断增长,电能的可使用性也变得越发的重要。然而,现有技术获得的电能中,75%以上的部分需由功率半导体器件转换后方可应用于用电设备上。功率 MOSFET ( Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)器件拥有着独特的高输入阻抗、良好的频率特性以及优良的开关特性等优势,从而使其应用领域极其广泛。但随着器件应用环境需求的不断增大,研究者们发现,传统功率MOSFET器件的击穿电压VB与比导通电阻Ron,sp之间存在一个矛盾关系,在高压应用中将产生很大的导通损耗。进入航空航天领域的应用后,器件的抗辐照能力随之成为了一个不得不考虑的因素,SOI材料因其所具有的抗辐照特性而在20世纪得到了大力的发展。利用SOI材料制备的SOI横向器件也深受学者们的青睐。但其由于较低的纵向VB,难以获得高VB的器件,而通过特殊设计所得到的高VB器件,又因过大的Ron,sp而使其应用受到了限制。 基于上述讨论中所存在的问题,本文通过对相关理论以及本领域相关实验技术的学习与研究,开展了相关探讨工作,并取得了实质性的进展与实验结果。其主要工作、创新点以及取得的相关成果如下所述: 其一,通过对相关文献与现有技术的学习与探究,获得了适用于本文所提出结构需求的详细的理论设计指导,并可推广于其他 SOI 横向器件结构中使用,囊括了超结薄层SOI横向器件的耐压设计以及Ron,sp优化设计方法。 其二,提出了一种新型的超结SOI横向器件——T-SJ SOI LDMOS结构,其巧妙地结合了超结结构低Ron,sp的优势与薄硅层SOI横向器件高VB的优势。基于理论指导,本文对所提出的器件进行理论设计,并利用 Sentaurus、Medici 以及Tsuprem4 等 TCAD 工具对器件进行仿真优化,取得了耐压 VB为 988V,Ron,sp为185mΩ·cm2的三维仿真结果。 其三,针对仿真优化所获得的T-SJ SOI器件关键参数,进行所提出器件的版图绘制,并流片验证。最终的流片结果中,其薄硅层区域实际获得的tS为0.174μm,得到了大于900V的超结SOI横向器件,且其拥有较低的Ron,sp。其中,T-SJ SOI LDMOS 器件中心管实现了高达 977V 的击穿电压,与此同时获得了 145mΩ·cm2的比导通电阻,相较于传统受到硅极限约束的MOSFET器件,在相同耐压的情况下,其比导通电阻降低了约18.1%,取得了VB与Ron,sp之间的良好折中。