[01787147]横向高压器件衬底终端技术与耐压模型

横向高压器件LDMOS作为高压集成电路的核心器件广泛地应用在小家电,LED照明,适配器,网络通信设备等。LDMOS作为功率开关应用时,由于需要提供高压和大电流,常采用叉指状结构;由于小曲率终端区电场集中效应会导致该器件发生提前击穿,低的终端区耐压已经成为横向高压器件的瓶颈问题。 本项目围绕横向高压器件终端技术和耐压模型进行研究,提出了衬底终端技术,突破横向高压器件小区率终端区低耐压的瓶颈问题。提出了高压器件表面低阻耐压模型,指导和优化器件耐压、比导通电阻和器件参数之间的关系。基于衬底终端技术和表面低阻耐压模型,提出并实现了三种横向高压器件新结构。 技术创新点 （1）提出基于曲率结扩展的衬底终端技术。通过在小曲率终端区引入一个低掺杂的P-sub层,改善曲率结处的电场集中效应,提高曲率区的耐压,且不会增大芯片面积和制造成本。该技术解决了横向高压器件小曲率终端低耐压问题,可普适应用于横向高压器件设计。 （2）LDMOS 表面低阻耐压模型。建立具有表面低阻通道的高压LDMOS器件结构的二维电势分布和电场分布解析模型,获得器件击穿电压、比导通电阻和结构参数的优化关系。该模型可普适应用于横向高压器件设计与优化,为器件设计提供理论依据。 （3）基于衬底终端技术和表面低阻耐压模型,提出了三种LDMOS新结构：具有表面低阻通道的TripLe RESURF LDMOS,基于衬底终端技术的超结LDMOS,基于衬底终端技术的TripLe RESURF LDMOS。表面低阻通道器件实现耐压VB≥737V,比导通电阻Ron,sp≤95.2mΩ.cm2;超结LDMOS实现800V击穿电压。 基于衬底终端技术和表面低阻耐压模型,提出的横向高压LDMOS器件新结构的性能指标达到国际先进水平,部分指标达到国际领先水平。其中,具有表面低阻通道的TripLe RESURF LDMOS为业界报道最低比导通电阻的可量产的700V LDMOS器件结构;基于衬底终端技术的800V 超结 LDMOS,为业界最高击穿电压的超结 LDMOS器件。在IEEE EDL、IEEE T-ED等国际权威期刊共发表12篇论文,在国际功率半导体器件领域顶级会议ISPSD等会议上做大会报告4次。申请发明专利23项,其中已授权10项,含1项美国授权专利。 基于该项目成果,开发了硅基700V高压BCD集成技术,实现了700V LDMOS、700V JFET、200V LDMOS、80V LDMOS、40V LDMOS与低压器件的单片集成。所开发的硅基700V 高压BCD集成技术,产生了良好的经济效益和社会效益。