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新型缓冲层分区电场调制横向双扩散超结功率器件

段宝兴 曹震 袁嵩 袁小宁 杨银堂

新型缓冲层分区电场调制横向双扩散超结功率器件

段宝兴, 曹震, 袁嵩, 袁小宁, 杨银堂
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  • 为了突破传统横向双扩散金属-氧化物-半导体器件(lateral double-diffused MOSFET)击穿电压与比导通电阻的极限关系, 本文在缓冲层横向双扩散超结功率器件(super junction LDMOS-SJ LDMOS)结构基础上, 提出了具有缓冲层分区新型SJ-LDMOS结构. 新结构利用电场调制效应将分区缓冲层产生的电场峰引入超结(super junction)表面而优化了SJ-LDMOS的表面电场分布, 缓解了横向LDMOS器件由于受纵向电场影响使横向电场分布不均匀、横向单位耐压量低的问题. 利用仿真分析软件ISE分析表明, 优化条件下, 当缓冲层分区为3时, 提出的缓冲层分区SJ-LDMOS表面电场最优, 击穿电压达到饱和时较一般LDMOS结构提高了50%左右, 较缓冲层SJ-LDMOS结构提高了32%左右, 横向单位耐压量达到18.48 V/μm. 击穿电压为382 V的缓冲层分区SJ-LDMOS, 比导通电阻为25.6 mΩ·cm2, 突破了一般LDMOS击穿电压为254 V时比导通电阻为71.8 mΩ·cm2的极限关系.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2014CB339900, 2015CB351906)和国家自然科学基金重点项目(批准号: 61234006, 61334002)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-08-04
  • 修回日期:  2014-08-15
  • 刊出日期:  2014-12-20

新型缓冲层分区电场调制横向双扩散超结功率器件

  • 1. 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
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2014CB339900, 2015CB351906)和国家自然科学基金重点项目(批准号: 61234006, 61334002)资助的课题.

摘要: 为了突破传统横向双扩散金属-氧化物-半导体器件(lateral double-diffused MOSFET)击穿电压与比导通电阻的极限关系, 本文在缓冲层横向双扩散超结功率器件(super junction LDMOS-SJ LDMOS)结构基础上, 提出了具有缓冲层分区新型SJ-LDMOS结构. 新结构利用电场调制效应将分区缓冲层产生的电场峰引入超结(super junction)表面而优化了SJ-LDMOS的表面电场分布, 缓解了横向LDMOS器件由于受纵向电场影响使横向电场分布不均匀、横向单位耐压量低的问题. 利用仿真分析软件ISE分析表明, 优化条件下, 当缓冲层分区为3时, 提出的缓冲层分区SJ-LDMOS表面电场最优, 击穿电压达到饱和时较一般LDMOS结构提高了50%左右, 较缓冲层SJ-LDMOS结构提高了32%左右, 横向单位耐压量达到18.48 V/μm. 击穿电压为382 V的缓冲层分区SJ-LDMOS, 比导通电阻为25.6 mΩ·cm2, 突破了一般LDMOS击穿电压为254 V时比导通电阻为71.8 mΩ·cm2的极限关系.

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