安全工作论文提纲

论文题目：LDMOS中电安全工作区的机理与新结构研究

摘要：横向双扩散金属氧化物半导体（Laterally Double Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,LDMOSFET）作为一类单极绝缘栅功率器件具有易于集成,开关速度快,高跨导等优异的性能,普遍在智能功率集成系统中使用。电安全工作区（Electrical Safe Operating Area,E-SOA）定义了器件可靠工作的电流电压区间。为了增大LDMOS的E-SOA,进而改善器件的可靠性,本文设计了两种LDMOS的新结构。仿真结果显示,新结构对E-SOA、击穿电压和比导通电阻性能有了明显的改善,同时对影响器件性能的关键参数做了优化分析。具体研究结果如下:（1）具有界面电荷层的LDMOS结构新结构在衬底与漂移区的界面处存在一层界面电荷层,通过将源端的P-sinker区推结至P型衬底,与前述界面电荷层相连接。新结构在衬底通过引入P+-N-N+结构,给漏端碰撞电离形成的空穴提供新的通道,使器件的负阻击穿电压提高,进而扩大E-SOA。新结构界面电荷层的引入,且与源端低电位相连,加强了对N型漂移区的耗尽,提高了击穿电压。仿真结果显示:在获得大的电安全工作区条件下,击穿电压达到440V,比导通电阻为0.125Ω·cm~2。（2）具有埋氧层的槽栅LDMOS结构新结构与常规结构在结构上的差别是漂移区内部存在一埋氧层。新结构对E-SOA的作用分为两部分:首先,新结构埋氧层将开态电流路径分为上下两条支路缓解了漏端电流聚集,即抑制Kirk效应;其次,埋氧层调制了漂移区的电场分布,使得较少的碰撞电离产生的空穴进入P-body,从而延缓了P-body/N+结的开启,在提高击穿电压的同时,进一步提升新结构的E-SOA。因此,器件在E-SOA、击穿电压和比导通电阻当中取得平衡。根据仿真结果:在6V栅压和37μm漂移区长度下,负阻击穿电压从常规结构的348V增加为463V;击穿电压从437V提高到468V。

关键词：横向双扩散金属氧化物半导体;电安全工作区;负阻击穿电压;击穿电压;比导通电阻

学科专业：集成电路工程（专业学位）

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 功率半导体器件简介

1.2 半导体功率器件LDMOS概述

1.2.1 LDMOS的基本结构

1.2.2 LDMOS优点及应用

1.2.3 LDMOS的发展历史及趋势

1.3 课题研究的意义

1.4 本论文的主要工作和各章节安排

第二章 LDMOS的基本特性

2.1 LDMOS的击穿特性

2.1.1 雪崩击穿

2.1.2 负阻击穿

2.2 LDMOS的导通特性

2.3 LDMOS的安全工作区

2.3.1 安全工作区概述

2.3.2 安全工作区的研究发展

2.4 安全工作区的分类

2.4.1 电安全工作区

2.4.2 热安全工作区

2.4.3 热载流子工作区

2.5 现有扩展电安全工作区结构

2.6 本章小结

第三章 具有界面电荷层的LDMOS结构

3.1 界面电荷层LDMOS结构及工作原理

3.2 E-SOA特性研究

3.3 耐压特性研究

3.4 导通特性研究

3.5 关键参数优化

3.5.1 界面电荷层长度优化

3.5.2 漂移区浓度优化

3.6 本章小结

第四章 具有埋氧层的槽栅LDMOS结构

4.1 埋氧层槽栅LDMOS结构及工作原理

4.2 E-SOA特性研究

4.3 耐压特性研究

4.4 导通特性研究

4.5 关键参数优化

4.5.1 埋氧层位置优化

4.5.2 漂移区浓度优化

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢