具有n^(+)埋层和L型场板的Si/SiC异质结沟槽LDMOS器件

1

作者 康怡 刘东 +2 位作者 卢山 鲁啸龙 胡夏融 《半导体技术》 北大核心 2025年第2期134-140,共7页

Si/4H-SiC异质结构能够同时结合Si材料的成熟工艺和SiC材料的宽禁带特性,在功率器件设计中具有巨大潜力。提出了一种具有n+埋层和L型场板的Si/SiC异质结沟槽横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件。位于Si/SiC异质结界面SiC侧的重掺杂n... Si/4H-SiC异质结构能够同时结合Si材料的成熟工艺和SiC材料的宽禁带特性,在功率器件设计中具有巨大潜力。提出了一种具有n+埋层和L型场板的Si/SiC异质结沟槽横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件。位于Si/SiC异质结界面SiC侧的重掺杂n+埋层能够有效降低界面势垒宽度,增强电子隧穿效应,降低界面电阻,进一步降低比导通电阻。位于厚氧化层角落并与漏极相连的L型场板通过在SiC漂移区和厚氧化层之间产生高电场,重塑器件横向和纵向电场强度分布,将击穿点从表面转移至体内,提高击穿电压。仿真结果表明,与传统SiC LDMOS器件相比,该器件的品质因数从109.29 MW/cm^(2)提升至159.92 MW/cm^(2),提高了46.36%,进一步改善了LDMOS器件导通电阻和击穿电压之间的折中关系,器件性能得到优化。 展开更多

关键词 横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS) Si/4H-SiC异质结 n^(+)埋层 L型场板 功率品质因数

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直流和脉冲工作的VDMOS可靠性试验 被引量：5

2

作者 单尼娜 吕长志 +2 位作者 马卫东 李志国 郭春生 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期172-175,共4页

基于恒定电应力温度斜坡法（CETRM），对工作于直流状态和脉冲状态下的VDMOS功率器件进行可靠性研究，考察了器件阈值电压、跨导以及导通电阻的退化情况，得出在两种工作状态下均是跨导为失效敏感参数。在直流工作状态下，VDMOS失效激... 基于恒定电应力温度斜坡法（CETRM），对工作于直流状态和脉冲状态下的VDMOS功率器件进行可靠性研究，考察了器件阈值电压、跨导以及导通电阻的退化情况，得出在两种工作状态下均是跨导为失效敏感参数。在直流工作状态下，VDMOS失效激活能为0．57～0．68ev，寿命为7．97×10^5—1．15×10^7h；在脉冲工作状态下，VDMOS失效激活能为0．66～0．7eV，寿命为4．3×10^5-4．6×10×10^6h。对跨导的退化机理进行了分析。 展开更多

关键词 纵向双扩散金属氧化物半导体 激活能 寿命 恒定电应力温度斜坡法

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用1／f噪声表征VDMOS器件的抗辐照性能 被引量：3

3

作者 王党会 许天旱 +1 位作者 谢端 王党朝 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期571-574,共4页

介绍了用于航空航天DC/DC转换器中的VDMOS器件和电离辐照前后低频1/f噪声的变化。研究了电离辐照情况下VDMOS器件的阈值电压漂移、跨导的退化对1/f噪声幅值、γ值的影响。结合实验,比较器件1/f噪声幅值和γ值在辐照前后的变化,对其抗辐... 介绍了用于航空航天DC/DC转换器中的VDMOS器件和电离辐照前后低频1/f噪声的变化。研究了电离辐照情况下VDMOS器件的阈值电压漂移、跨导的退化对1/f噪声幅值、γ值的影响。结合实验,比较器件1/f噪声幅值和γ值在辐照前后的变化,对其抗辐照性能做表征研究。对VDMOS器件在辐照前后的变化做了分析,从γ值分形的角度简要说明辐照对器件产生的影响。 展开更多

关键词 纵向双扩散金属氧化物半导体 辐照 1/f噪声 γ值

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基于HTO的LDMOS器件结构及其热载流子注入退化研究

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作者 邵红 李永顺 +2 位作者 宋亮 金华俊 张森 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1582-1590,共9页

为满足中低压消费电子的市场需求,小尺寸高密度Bipolar-CMOS-DMOS技术得到了蓬勃发展,低损耗和高可靠成为Bipolar-CMOS-DMOS技术中横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor field effect... 为满足中低压消费电子的市场需求,小尺寸高密度Bipolar-CMOS-DMOS技术得到了蓬勃发展,低损耗和高可靠成为Bipolar-CMOS-DMOS技术中横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor field effect transistor,LDMOS)设计的重点和难点.本文介绍了一种基于高温氧化层(High Temperature Oxidation layer,HTO)结构的LDMOS,并对其热载流子注入退化机制进行了研究分析,利用高温氧化层结构改善了传统浅槽隔离(Shallow Trench Isolation,STI)结构中氧化物台阶嵌入半导体内部对器件热载流子注入造成的不利影响,提高器件可靠性,同时还缩短了器件导通情况下的电流路径长度,降低损耗.此外本文还提出了对P型体区的工艺优化方法,利用多晶硅作为高能量离子注入的掩蔽层,改善阱邻近效应对器件鲁棒性的影响,同时形成更深的冶金结,可以辅助漂移区杂质离子耗尽,降低漂移区表面电场,在不需要额外增加版次的情况下提高了器件击穿电压.最终得到的基于HTO结构的LDMOS击穿电压为43 V,比导通电阻为9.5 mΩ·mm^(2),线性区电流在10000 s之后的退化量仅为0.87%. 展开更多

关键词 横向双扩散金属氧化物半导体场效应管 热载流子注入 高温氧化层 低损耗 高可靠性

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6H-和4H-SiC功率VDMOS的比较与分析

5

作者 张娟 柴常春 +1 位作者 杨银堂 徐俊平 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期133-136,共4页

采用二维器件模拟器ISE TCAD 7.0,对比研究了6H-SiC和4H-SiC VDMOS的基本特性。结果表明,在Vgs为8 V时,4H-SiC VDMOS的漏极电流比6H-SiC高约1.5倍,证实了4H-SiC具有较高的体迁移率,且受准饱和效应的影响较小,因此比6H-SiC器件具有更高... 采用二维器件模拟器ISE TCAD 7.0,对比研究了6H-SiC和4H-SiC VDMOS的基本特性。结果表明,在Vgs为8 V时,4H-SiC VDMOS的漏极电流比6H-SiC高约1.5倍,证实了4H-SiC具有较高的体迁移率,且受准饱和效应的影响较小,因此比6H-SiC器件具有更高的饱和电流密度,而两种器件的阈值电压基本相同,均为7 V左右。对器件开关时间和单位面积损耗的分析表明,4H-SiC比6H-SiC更适合用于VDMOS功率器件。此外,还研究了沟道长度对器件漏极饱和电流的影响,结果表明,随着沟道长度的减小,器件的漏极电流增大。 展开更多

关键词 6H-碳化硅 4H-碳化硅 功率纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管

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功率VDMOS器件ESD防护结构设计研究

6

作者 毕向东 张世峰 韩雁 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第8期604-608,共5页

随着半导体工艺的不断发展,器件的特征尺寸在不断缩小,栅氧化层也越来越薄,使得器件受到静电放电破坏的概率大大增加。为此,设计了一种用于保护功率器件栅氧化层的多晶硅背靠背齐纳二极管ESD防护结构。多晶硅背靠背齐纳二极管通过在栅... 随着半导体工艺的不断发展,器件的特征尺寸在不断缩小,栅氧化层也越来越薄,使得器件受到静电放电破坏的概率大大增加。为此,设计了一种用于保护功率器件栅氧化层的多晶硅背靠背齐纳二极管ESD防护结构。多晶硅背靠背齐纳二极管通过在栅氧化层上的多晶硅中不同区域进行不同掺杂实现。该结构与现有功率VDMOS制造工艺完全兼容,具有很强的鲁棒性。由于多晶硅与体硅分开,消除了衬底耦合噪声和寄生效应等,从而有效减小了漏电流。经流片测试验证,该ESD防护结构的HBM防护级别达8 kV以上。 展开更多

关键词 纵向双扩散金属氧化物半导体 静电损伤防护 多晶硅齐纳二极管 开启电压 人体静电放电模型

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微波功率LDMOS的工艺仿真及研制 被引量：1

7

作者 冯彬 刘英坤 +2 位作者 孙艳玲 段雪 董四华 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期402-405,共4页

利用工艺仿真软件Tsuprem 4,针对氧化、退火等工艺进行仿真及校准,并据此对LDMOSFET进行了设计及工艺仿真。结合Medici得到LDMOSFET的结构参数以及相应电学参数,与研制结果进行了比较,仿真结果与实际研制结果吻合较好,实现了在工作频率1... 利用工艺仿真软件Tsuprem 4,针对氧化、退火等工艺进行仿真及校准,并据此对LDMOSFET进行了设计及工艺仿真。结合Medici得到LDMOSFET的结构参数以及相应电学参数,与研制结果进行了比较,仿真结果与实际研制结果吻合较好,实现了在工作频率1 GHz,VDD=28 V条件下,输出功率Po=10 W,Gp=10 dB,η=55%的良好性能。 展开更多

关键词 工艺仿真 Tsuprem4软件 横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管

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BCD工艺概述 被引量：8

8

作者 陈志勇 黄其煜 龚大卫 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第9期641-644,659,共5页

介绍了BCD(bipolarCMOSDMOS)的工艺原理、特点和发展前景。对BCD工艺兼容性进行了说明,着重阐述了LDMOS的工艺原理和关键工艺设计考虑。文章结合应用,指出BCD工艺朝着高压、高功率、高密度三个主要方向分化发展,并对BCD工艺的最新进展... 介绍了BCD(bipolarCMOSDMOS)的工艺原理、特点和发展前景。对BCD工艺兼容性进行了说明,着重阐述了LDMOS的工艺原理和关键工艺设计考虑。文章结合应用,指出BCD工艺朝着高压、高功率、高密度三个主要方向分化发展,并对BCD工艺的最新进展作了概述。对电源管理和显示驱动这两大市场驱动进行了分析,并对国内企业进入该领域所面临的机会与挑战作了阐述与展望。 展开更多

关键词 BCD工艺 双扩散金属氧化物半导体管 模块化 高压 高密度

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大功率VDMOS(200V)的设计研究 被引量：2

9

作者 黄京才 陈骞 许允亮 《现代电子技术》 2011年第18期195-197,共3页

介绍了大功率VDMOS(200 V)的设计方法。对设计参数进行了理论分析,并使用仿真工具对设计参数进行了验证和优化。设计中主要考虑了漏源电压和导通电阻等参数指标,通过器件和工艺的仿真,确定了该器件合理的参数范围:外延厚度为20μm,外延... 介绍了大功率VDMOS(200 V)的设计方法。对设计参数进行了理论分析,并使用仿真工具对设计参数进行了验证和优化。设计中主要考虑了漏源电压和导通电阻等参数指标,通过器件和工艺的仿真,确定了该器件合理的参数范围:外延厚度为20μm,外延电阻率为5Ω.cm;栅氧厚度为52 nm;P阱注入剂量为3×313cm-2,推阱时间65 min。将流片结果与仿真结果进行了比较。 展开更多

关键词 纵向双扩散金属氧化物半导体 漏源电压 导通电阻 封装

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高压LDMOS功耗的分析

10

作者 吴秀龙 陈军宁 +1 位作者 柯导明 孟坚 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第10期770-773,786,共5页

利用二维半导体器件模拟软件MEDICI对LDMOS进行了模拟。采用分段模型计算了器件各部分电阻值和总电阻值,并讨论了电阻值随器件结构参数以及外加偏压变化的情况,给出了高压LDMOS主要的功耗区及其变化情况。

关键词 横向双扩散金属氧化物半导体 功耗 数值模拟

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利用改善的体连接技术制备SOI LDMOSFET

11

作者 程新红 宋朝瑞 +2 位作者 俞跃辉 袁凯 许仲德 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第7期523-525,共3页

对功率器件中常用的体连接技术进行了改进,利用一次硼离子注入技术形成体连接。采用与常规1μmSOI(硅-绝缘体)CMOS工艺兼容的工艺流程,在SIMOXSOI片上制备了LDMOS结构的功率器件。器件的输出特性曲线在饱和区平滑,未呈现翘曲现象,说明... 对功率器件中常用的体连接技术进行了改进,利用一次硼离子注入技术形成体连接。采用与常规1μmSOI(硅-绝缘体)CMOS工艺兼容的工艺流程,在SIMOXSOI片上制备了LDMOS结构的功率器件。器件的输出特性曲线在饱和区平滑,未呈现翘曲现象,说明形成的体连接有效地抑制了部分耗尽器件的浮体效应。当漂移区长度为2μm时,开态击穿电压达到10V,最大跨导17.5mS/mm。当漏偏压为5V时,SOI器件的泄漏电流数量级为1nA,而相应体硅结构器件的泄漏电流为1000nA。电学性能表明,这种改善的体连接技术能制备出高性能的SOI功率器件。 展开更多

关键词 硅-绝缘体 体连接 横向双扩散金属氧化物半导体

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基于Arrhenius模型快速评价功率VDMOS可靠性 被引量：4

12

作者 白云霞 郭春生 +3 位作者 冯士维 孟海杰 吕长志 李志国 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期79-82,共4页

基于Arrhenius模型,对功率器件垂直导电双扩散(VDMOS)场效应晶体管的可靠性进行了评价,并对其主要失效机理进行了分析。通过样管在不同结温下的恒定温度应力加速寿命实验,利用Arrhenius方程和最好线性无偏差估计法(BLUE)对结果进行数据... 基于Arrhenius模型,对功率器件垂直导电双扩散(VDMOS)场效应晶体管的可靠性进行了评价,并对其主要失效机理进行了分析。通过样管在不同结温下的恒定温度应力加速寿命实验,利用Arrhenius方程和最好线性无偏差估计法(BLUE)对结果进行数据处理,得到其失效激活能E=0.54 eV,在偏置VDS=7.5 V,IDS=0.8 A,推导出功率VDMOS在室温下工作的寿命特征值为3.67×106h。失效分析发现,栅极累积失效是影响功率VDMOS漏源电流IDS退化的主要失效机理。 展开更多

关键词 垂直双扩散场金属氧化物半导体 失效激活能 失效机理 Arrhenius模型 最好线

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一种新型低压功率MOSFET结构分析 被引量：6

13

作者 姚丰 何杞鑫 方邵华 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第11期53-56,共4页

介绍了一种新型的低压功率MOSFET结构——Trench MOSFET。将其与常规VDMOS通过在 结构参数、电性能参数上的比较和分析,最终肯定了Trench MOSFET结构的优点。

关键词 垂直双扩散型金属氧化物半导体 沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管 器件仿真 导通电阻

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屏蔽栅结构射频功率VDMOSFET研制 被引量：1

14

作者 李飞 刘英坤 +2 位作者 邓建国 胡顺欣 孙艳玲 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期199-202,共4页

在台栅垂直双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管(VDMOSFET)的结构基础上,利用常规硅工艺技术,研制出了一种具有屏蔽栅结构的射频功率VDMOSFET器件,在多晶硅栅电极与漏极漂移区之间的氧化层中间加入了多晶硅屏蔽层,大幅度降低了器件的... 在台栅垂直双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管(VDMOSFET)的结构基础上,利用常规硅工艺技术,研制出了一种具有屏蔽栅结构的射频功率VDMOSFET器件,在多晶硅栅电极与漏极漂移区之间的氧化层中间加入了多晶硅屏蔽层,大幅度降低了器件的栅漏电容Cgd。研制出的屏蔽栅结构VDMOSFET器件的总栅宽为6 cm、漏源击穿电压为57 V、漏极电流为4.3 A、阈值电压为3.0 V、跨导为1.2 S,与结构尺寸相同、直流参数相近的台栅结构VDMOSFET器件相比,屏蔽栅结构VDMOSFET器件的栅漏电容降低了72%以上,器件在175 MHz、12 V的工作条件下,连续波输出功率为8.4 W、漏极效率为70%、功率增益为10 dB。 展开更多

关键词 射频垂直双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管 栅漏电容 栅屏蔽层 台栅结构 屏蔽栅结构

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超结VDMOS漂移区的几种制作工艺 被引量：2

15

作者 马万里 赵圣哲 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期689-693,702,共6页

超结VDMOS与常规VDMOS的主要差异在于漂移区,超结VDMOS是在常规VDMOS的n型漂移区中插入了p型区。此p型区具有较大的深度与宽度比,利用一次注入与驱入工艺无法实现,所以这种超结结构的制造工艺难度比常规VDMOS大。介绍了目前实现超结结... 超结VDMOS与常规VDMOS的主要差异在于漂移区,超结VDMOS是在常规VDMOS的n型漂移区中插入了p型区。此p型区具有较大的深度与宽度比,利用一次注入与驱入工艺无法实现,所以这种超结结构的制造工艺难度比常规VDMOS大。介绍了目前实现超结结构的多次外延与注入法、多次高能离子注入法、深沟槽填p型外延法及深沟槽侧壁倾斜注入法四种主要工艺方法,重点探讨了每种方法的优缺点、制造工艺难度和适用性。对各种方法的产业化前景进行了分析,认为深沟槽填p型外延法是最适宜产业化的工艺技术。 展开更多

关键词 超结 垂直双扩散金属氧化物半导体(VDMOS) 漂移区 外延 工艺

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Si/SiC超结LDMOSFET的短路和温度特性

16

作者 阳治雄 曾荣周 +2 位作者 吴振珲 廖淋圆 李中启 《半导体技术》 北大核心 2023年第12期1071-1076,共6页

Si/SiC超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOSFET)能有效改善Si SJ-LDMOSFET阻断电压低、温度特性差和短路可靠性低的问题。采用TCAD软件对Si SJ-LDMOSFET和Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路和温度特性进行研究。当环境温度从300 K... Si/SiC超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOSFET)能有效改善Si SJ-LDMOSFET阻断电压低、温度特性差和短路可靠性低的问题。采用TCAD软件对Si SJ-LDMOSFET和Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路和温度特性进行研究。当环境温度从300 K上升到400 K时,Si/SiC SJ-LDMOSFET内部最高温度均低于Si SJ-LDMOSFET,表现出良好的抑制自热效应的能力;Si/SiC SJ-LDMOSFET的击穿电压基本保持不变,且饱和电流退化率较低。发生短路时,Si/SiC SJ-LDMOSFET内部最高温度上升率要明显小于Si SJ-LDMOSFET。在环境温度为300 K和400 K时,Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路维持时间相对于Si SJ-LDMOSFET分别增加了230%和266.7%。研究结果显示Si/SiC SJ-LDMOSFET在高温下具有更好的温度稳定性和抗短路能力,适用于高温、高压和高短路可靠性要求的环境中。 展开更多

关键词 超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOSFET) Si/SiC异质结 击穿 短路 温度稳定性

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