摘要：针对SOI基LDMOS结构的特殊性,结合高压器件中击穿电压和比导通电阻的矛盾关系,以作者设计的几种新型横向高压器件为例,说明了利用电场调制和电荷对局域场的屏蔽效应来优化设计新型SOI LDMOS的新技术;同时,指出了这种新技术较传统设计方法的优缺点。

摘要：针对薄外延横向功率集成技术的发展,提出一种降低体内电场REBULF(REducedBULkField)的新耐压技术,并设计了一例具有n+浮空层的REBULFLDMOS新结构.新耐压机理是通过嵌入在高阻衬底中的n+浮空层的等电位调制作用,提高源端体内低电场而降低漏端体内高电场使纵向电场重新分配,同时使衬底耐压提高.借助二维数值分析,验证了满足REBULF的条件为n+层的位置与衬底浓度的乘积不大于1×1012cm-2;在保证低的比导通电阻条件下,新结构较传统LDMOS结构击穿电压可提高75%以上.

摘要：在单面阶梯埋氧型SOI结构的基础上,提出了一种双面阶梯埋氧SOI新结构.双面阶梯的电荷积累作用使其纵向电场突破了传统上受界面电荷为零限制的3倍关系,埋氧层的电场可以高达200V/μm;而且双面阶梯对表面电场的调制作用使其表面电场达到近乎理想的均匀分布.借助二维MEDICI数值分析软件,验证了此结构具有同时优化横向SOI基高压器件横、纵向电场,提高击穿电压的优点.

摘要：为了设计功率集成电路所需要的低功耗横向双扩散金属氧化物半导体器件(lateral double-diffused MOSFET),在已有的N型缓冲层超级结LDMOS(N-buffered-SJ-LDMOS)结构基础上,提出了一种具有P型覆盖层新型超级结LDMOS结构(P-covered-SJ-LDMOS).这种结构不但能够消除传统的N沟道SJ-LDMOS由于P型衬底产生的衬底辅助耗尽问题,使得超级结层的N区和P区的电荷完全补偿,而且还能利用覆盖层的电荷补偿作用,提高N型缓冲层浓度,从而降低了器件的比导通电阻.利用三维仿真软件ISE分析表明,在漂移区长度均为10μm的情况下,P-covered-SJ-LDMOS的比导通电阻较一般SJ-LDMOS结构降低了59%左右,较文献提出的N型缓冲层SJ-LDMOS(N-buffered-SJ-LDMOS)结构降低了43%左右.

摘要：提出了一种具有P型埋层的PSOI器件耐压新结构，称为埋层PSOI（BPSOI）．其耐压机理是，通过P型埋层电荷产生的附加电场调制作用，导致表面电场分布中产生新的峰而使击穿电压提高；P型埋层的电中性作用增加了漂移区优化的浓度而使比导通电阻降低．借助二维MEDICI数值分析软件，获得此结构较一般PSOI的击穿电压提高52％～58％、比导通电阻降低45％-48%．

摘要：为了设计功率集成电路所需的低功耗横向功率器件,提出了一种具有阶梯氧化层折叠硅横向双扩散金属-氧化物-半导体(step oxide folding LDMOS,SOFLDMOS)新结构.这种结构将阶梯氧化层覆盖在具有周期分布的折叠硅表面,利用阶梯氧化层的电场调制效应,通过在表面电场分布中引入新的电场峰而使表面电场分布均匀,提高了器件的耐压范围,解决了文献提出的折叠积累型横向双扩散金属-氧化物-半导体器件击穿电压受限的问题.通过三维仿真软件ISE分析获得,SOFLDMOS结构打破了硅的极限关系,充分利用了电场调制效应、多数载流子积累和硅表面导电区倍增效应,漏极饱和电流比一般LDMOS提高3.4倍左右,可以在62 V左右的反向击穿电压条件下,获得0.74 mΩ·cm^2超低的比导通电阻,远低于传统LDMOS相同击穿电压下2.0 mΩ·cm^2比导通电阻,为实现低压功率集成电路对低功耗横向功率器件的要求提供了一种可选的方案.

摘要：为了优化传统Al GaN/GaN高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistors,HEMTs)器件的表面电场,提高击穿电压,本文提出了一种具有部分本征GaN帽层的新型Al GaN/GaN HEMTs器件结构.新型结构通过在Al GaN势垒层顶部、栅电极到漏电极的漂移区之间引入部分本征GaN帽层,由于本征GaN帽层和Al GaN势垒层界面处的极化效应,降低了沟道二维电子气(two dimensional electron gas,2DEG)的浓度,形成了栅边缘低浓度2DEG区域,使得沟道2DEG浓度分区,由均匀分布变为阶梯分布.通过调制沟道2DEG的浓度分布,从而调制了Al GaN/GaN HEMTs器件的表面电场.利用电场调制效应,产生了新的电场峰,且有效降低了栅边缘的高峰电场,Al GaN/GaN HEMTs器件的表面电场分布更加均匀.利用ISE-TCAD软件仿真分析得出:通过设计一定厚度和长度的本征GaN帽层,Al GaN/GaN HEMTs器件的击穿电压从传统结构的427 V提高到新型结构的960 V.由于沟道2DEG浓度减小,沟道电阻增加,使得新型Al GaN/GaN HEMTs器件的最大输出电流减小了9.2%,截止频率几乎保持不变,而最大振荡频率提高了12%.

摘要：提出了一种具有n+浮空层的横向super junction结构,此结构通过磷或砷离子注入在高阻衬底上形成n+浮空层来消除传统横向super junction结构中的衬底辅助耗尽效应.这种效应来源于p型的衬底辅助耗尽了superjunction区的n型层,使p与n之间的电荷不能平衡.n+层的REBULF效应通过使漏端电场减小,体电场重新分布而使新结构中的衬底承担了更多的电压.结果表明这种结构具有高的击穿电压、低的导通电阻和漂移区中电荷平衡的特点.

摘要：提出了一种阶梯埋氧型SOI(SBOSOI)RESURF器件结构,并解释了该结构的场调制耐压机理,通过2D MEDICI仿真验证了调制机理的正确性.优化了阶梯埋氧阶梯数与耐压的关系,得出阶梯数为3时耐压达到饱和.模拟仿真了比导通电阻和击穿电压,结果表明该结构在埋层厚度为0.2～0.8μm时可使比导通电阻降低40%～50%,耐压提高30%～50%;漂移区厚度小于1μm时比导通电阻降低10%～50%,耐压提高10%～50%.

摘要：提出了一种具有折叠硅表面SOI-LDMOS(FSOI-LDMOS)新结构.它是将硅表面从沟道到漏端的导电层刻蚀成相互排列的折叠状,且将栅电极在较薄的场氧化层上一直扩展到漏端.由于扩展栅电极的电场调制作用使FSOI-LDMOS在比一般SOI-LDMOS浓度高的漂移区表面,包括折叠硅槽侧面形成多数载流子积累,积累的多数载流子大大降低了漂移区的导通电阻.并且沟道反型层浓度基于折叠的硅表面而双倍增加,沟道导通电阻降低.通过三维仿真软件ISE分析,这种结构可以在低于40V左右的击穿电压下,获得超低的比导通电阻.