LDMOS晶体管新型器件结构的耐压分析.PDF

　第 20 卷第 9 期 半　导　体　学　报 . 20, . 9 V o l N o 　1999 年 9 月 CH IN ESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S Sep. , 1999 LDMO S 晶体管新型器件结构的耐压分析 1, 2 1 2 2 唐本奇 　罗晋生 　耿　斌 　李国政 ( ) ( ) 1　西安交通大学　西安　710049 　　 2　西北核技术研究所　西安　710024 摘要　本文提出了一种新型的内置 横向 结构, 并对其进行了耐压分析, 结果表 FR JT E DM O S 明, 该结构具有与R ESU R F 器件相媲美的击穿电压, 并且工艺简单, 受工艺参数波动的影响较 小, 相对于内场限环结构, 其耐压高且导通电阻低, 因而不失为一种较为实用的提高横向功率器 件耐压的新途径. : 2560 , 2560 EEACC B R 1　引言 LDM O ST 是目前广泛应用于高压集成电路(HV IC ) 中高频高压和低电流领域的横向 短沟道多子器件, 其耐压能力为该器件性能研究的一个重要方面. 为在外延层上制作出具有 一定电流能力的高耐压LDM O ST , 先后提出了诸多的改进器件结构, 其中, 内场限环结构因 工艺简单, 提高耐压效果好, 且避免了 R ESU R F 技术对工艺参数的敏感性, 而成为一种具 有发展潜力的技术. 内场限环结构LDM O S 晶体管的击穿电压, 主要由栅场板末端和场限环曲率部分的两 [ 1 ] 处峰值电场决定. 从模拟结果可以看出 , 与R ESU R F 器件相比, 内场限环结构虽然避免了 [ 2 ] 对工艺参数的依赖性, 但其耐压保护能力仍嫌不足. 为此,N ezar 指出 , 可采用双重或多重 内场限环结构的方法, 来进一步提高器件的耐压. 对于横向器件, 这势必会引起器件的漂移 区长度的加大, 使其所占用的芯片面积成比例增长, 从而导致器件的比导通电阻值大幅度上 升, 显然, 该方法存在着巨大的缺陷. 基于以上认识, 本文提出了一种新型的横向高压器件结构, 并通过数值模拟的方法, 对 其反向击穿电压和正向 特性和器件的导通电阻开展了模拟分析和参数优化. I V 2　新型横向高压器件提出的基本思路 本文提出的高压LDM O ST 新型器件结构如图 1 所示, 与内场限环结构LDM O ST 相 比, 仅在内场限环结的边缘处, 通过离子注入引入了一定数量的电荷, 并经过与 P 沟道结同 时深推, 使其超过环结深度, 形成了结终端扩展保护区, 由此改变了环结体内及表面的电场 唐本奇　男, 1966 年出生, 博士, 现从事功率器件及其核辐射效应研究 收到,定稿 9 期 唐本奇等: 　 晶体管新型器件结构的耐压分析 LDM O S 777 分布, 降低了内场限环结的表面峰值电场. 通过内场 限环耗尽区电场的作用, 来平缓栅场板末端峰值的电 场, 又利用结终端扩展技术对内场限环的曲率结实行 耐压保护