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新型SOI-LDMOS结构的设计与研究

作　者: 林敏之
导　师: 王鹏飞；陈铭
学　校: 复旦大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 局部SOI 槽栅 LDMOS
分类号: TN386
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

RF (Radio Frequency)功率器件在无线通讯领域中起着重要的作用。在无线通讯的高增益与窄带技术中,射频功率器件LDMOS (Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)被广泛的应用,它作为一种成熟的射频功率器件,有诸多优点。但是,作为一个射频器件,它的寄生电容会直接影响到器件的功率增益等输出特性,使得输出匹配设计变难。因此SOI (Silicon on Insulator)结构的提出可以较好解决这些问题。但是,SOI器件有着不可避免的缺点,在工作状态下的热功耗与散热是所有SOI器件必须面对的问题,作为功率器件的SOILDMOS,自热现象更为严重。因此,本文在研究了LDMOS基本结构参数对其电学性质的研究之后,提出了新的结构：TG-PSOILDMOS(Trench Gate-Partial Silicon on Insulator LDMOS)结构。采用槽栅结构的主要原因是为了使导电沟道由水平改为竖直,使得器件内部的电电场分布以及电流密度分布更加均匀,同时也减小了器件原包的面积,降低生产成本,采用局部埋氧的目的则是为了提供器件与衬底直接一个导热通道,使得器件散热性更加良好,最后为了降低器件的栅漏电容,添加了一步工艺。在此,会重点考虑该结构中各个主要部分的参数对器件击穿电压与寄生电容的影响,并对该结构进行了优化。最后优化的结果是整个器件的长度缩小了8%,并将击穿电压提高了33%,并表现出了好的频率特性。

全文目录

目录  2-4
摘要  4-5
Abstract  5-6
引言  6-7
第一章绪论  7-14
  1.1 功率半导体器件与功率集成电路  7-8
  1.2 LDMOS的器件结构与基本特点  8-10
  1.3 LDMOS的研究方向  10-11
  1.4 SOI-LDMOS简介  11-14
第二章 SOI-LDMOS的耐压特性的分析及改善  14-23
  2.1 降低表面场(RESURF)技术  14-16
  2.2 场限环技术  16
  2.3 电阻场板的应用  16-19
  2.4 台阶埋氧层  19-20
  2.5 非均匀掺杂漂移区  20-21
  2.6 几种提高LDMOS器件击穿电压的方法的比较  21-23
第三章 LDMOS射频特性的研究  23-38
  3.1 LDMOS与常规MOS电容特性的区别  23-26
  3.2 LDMOS电容的计算与分析  26-31
  3.3 影响LDMOS电容的结构因素  31-35
  3.4 LDMOS器件的跨导特性  35-38
第四章 SOI器件特有的失效机理及ESD损伤  38-44
  4.1 SOI器件的Kirk效应  38
  4.2 SOILDMOS的自热效应  38-39
  4.3 SOI器件中的浮体效应  39-40
  4.4 半导体器件的ESD损伤  40-44
第五章 TG-PSOILDMOS的结构研究  44-63
  5.1 槽栅结构的提出  44-47
  5.2 顶层硅厚度的优化  47-49
  5.3 埋氧层厚度的优化  49-51
  5.4 局部埋氧的近漏端处埋氧层长度优化  51-55
  5.5 槽栅结构中近源端局部埋氧的结构优化  55-60
  5.6 TG-PSOILDMOS结构在工艺上的改进及优化  60-63
第六章总结与展望  63-66
  6.1 SOI-LDMOS器件的若干发展  63-64
  6.2 本文在器件结构创新过程中的工作总结  64-65
  6.3 下一步研究方向展望  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-71

新型SOI-LDMOS结构的设计与研究

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