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SOI高压MOS器件击穿特性研究

刘启宇  
【摘要】: SOI(Silicon on Insulator)技术能为智能功率集成电路SPIC(Smart Power IC)提供理想的介质隔离,并正在成为下一代低功耗高速集成电路的主流技 术,所以SOI SPIC的发展引起了人们的极大关注。SOI高压器件是SOI SPIC 中最重要的组成部分,其性能将直接影响到SOI SPIC的发展。本文针对SOI 高压功率器件的耐压问题进行研究,通过分析SOI高压器件的击穿特性关键, 提出了解决耐压问题的方法。 本文在分析SOI高压器件的击穿特性和电场分布的基础上,指出了影响 器件耐压的因素。对N~+缓冲层的结构进行了详细的研究,并提出了阶梯掺杂 的多区N~+缓冲层结构,该结构能够克服均匀N~+缓冲层结构的缺点,更好地解 决了SOI器件的纵向击穿问题,获得了较高的器件耐压。 本文还研究了屏蔽槽结构的SOI器件。基于二维数值模拟技术,对器件 结构进行了详细的分析,得出了器件耐压和不同参数的关系,该结构可以完 全屏蔽埋层SiO_2中高电场的影响,较好地解决了SOI器件的纵向耐压问题, 能够实现非常高的器件耐压。通过将工艺模拟和器件模拟相结合,设计了器 件的工艺步骤和工艺参数,针对该器件对衬底材料的特殊要求,设计了SOI 材料的制备流程,进行了材料制备的探索工作。 本文提出的SOI高压器件结构,较好地解决了SOI器件中的耐压问题, 为下一步进行SOI SPIC的研究打下了基础。


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