具有半绝缘多晶硅完全三维超结横向功率器件

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曹震, 段宝兴, 袁小宁, 杨银堂. 2015: 具有半绝缘多晶硅完全三维超结横向功率器件, 物理学报, 64(18): 461-468. doi: 10.7498/aps.64.187303
引用本文: 曹震, 段宝兴, 袁小宁, 杨银堂. 2015: 具有半绝缘多晶硅完全三维超结横向功率器件, 物理学报, 64(18): 461-468. doi: 10.7498/aps.64.187303
Cao Zhen, Duan Bao-Xing, Yuan Xiao-Ning, Yang Yin-Tang. 2015: Complete three-dimensional reduced surface field super junction lateral double-diffused metal-oxide-semiconductor field-effect transistor with semi-insulating poly silicon, Acta Physica Sinica, 64(18): 461-468. doi: 10.7498/aps.64.187303
Citation: Cao Zhen, Duan Bao-Xing, Yuan Xiao-Ning, Yang Yin-Tang. 2015: Complete three-dimensional reduced surface field super junction lateral double-diffused metal-oxide-semiconductor field-effect transistor with semi-insulating poly silicon, Acta Physica Sinica, 64(18): 461-468. doi: 10.7498/aps.64.187303

具有半绝缘多晶硅完全三维超结横向功率器件

Complete three-dimensional reduced surface field super junction lateral double-diffused metal-oxide-semiconductor field-effect transistor with semi-insulating poly silicon

  • 摘要: 为了突破传统LDMOS (lateral double-diffused MOSFET)器件击穿电压与比导通电阻的硅极限的2.5次方关系,降低LDMOS器件的功率损耗,提高功率集成电路的功率驱动能力,提出了一种具有半绝缘多晶硅SIPOS (semi-insulating poly silicon)覆盖的完全3 D-RESURF (three-dimensional reduced surface field)新型super junction-LDMOS结构(SIPOS SJ-LDMOS).这种结构利用SIPOS的电场调制作用使SJ-LDMOS的表面电场分布均匀,将器件单位长度的耐压量提高到19.4 V/μm;覆盖于漂移区表面的SIPOS使SJ-LDMOS沿三维方向均受到电场调制,实现了LDMOS的完全3 D-RESURF效应,使更高浓度的漂移区完全耗尽而达到高的击穿电压;当器件开态工作时,覆盖于薄场氧化层表面的SIPOS的电场作用使SJ-LDMOS的漂移区表面形成多数载流子积累,器件比导通电阻降低. 利用器件仿真软件ISE分析获得,当SIPOS SJ-LDMOS的击穿电压为388 V时, 比导通电阻为20.87 mΩ·cm2, 相同结构参数条件下, N-buffer SJ-LDMOS的击穿电压为287 V,比导通电阻为31.14 mΩ·cm2;一般SJ-LDMOS的击穿电压仅为180 V,比导通电阻为71.82 mΩ·cm2.
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出版历程
  • 刊出日期:  2015-09-30

具有半绝缘多晶硅完全三维超结横向功率器件

  • 西安电子科技大学微电子学院, 宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室, 西安 710071

摘要: 为了突破传统LDMOS (lateral double-diffused MOSFET)器件击穿电压与比导通电阻的硅极限的2.5次方关系,降低LDMOS器件的功率损耗,提高功率集成电路的功率驱动能力,提出了一种具有半绝缘多晶硅SIPOS (semi-insulating poly silicon)覆盖的完全3 D-RESURF (three-dimensional reduced surface field)新型super junction-LDMOS结构(SIPOS SJ-LDMOS).这种结构利用SIPOS的电场调制作用使SJ-LDMOS的表面电场分布均匀,将器件单位长度的耐压量提高到19.4 V/μm;覆盖于漂移区表面的SIPOS使SJ-LDMOS沿三维方向均受到电场调制,实现了LDMOS的完全3 D-RESURF效应,使更高浓度的漂移区完全耗尽而达到高的击穿电压;当器件开态工作时,覆盖于薄场氧化层表面的SIPOS的电场作用使SJ-LDMOS的漂移区表面形成多数载流子积累,器件比导通电阻降低. 利用器件仿真软件ISE分析获得,当SIPOS SJ-LDMOS的击穿电压为388 V时, 比导通电阻为20.87 mΩ·cm2, 相同结构参数条件下, N-buffer SJ-LDMOS的击穿电压为287 V,比导通电阻为31.14 mΩ·cm2;一般SJ-LDMOS的击穿电压仅为180 V,比导通电阻为71.82 mΩ·cm2.

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