高压BiCMOS工艺中耗尽型NJFET的设计与应用

摘 要：本文提出了一种新型的兼容高压BiCMOS工艺的耗尽型NJFET,并实际研制了一种四路12位数模转换器。研制的NJFET夹断电压-1.5V,击穿电压17V;带轻掺杂漏区的高压NMOS管开启电压1.0V,击穿电压35V;齐纳二极管的正向电压5.5V。使用该耗尽型NJFET及其兼容工艺研制的四路12位数模转换器的基准温度系数为±25ppm/℃,微分误差小于±0.3LSB,线性误差小于±0.5LSB,还可以广泛应用于其他高压数模/模数转换器的研制。     

500 V LDMOS研制

为了降低器件的制造成本,又可以和低压器件实现自主隔离集成在一起,所以需要价格较低的普通CMOS衬底片来实现高电压的器件设计。设计研制了一种在普通CMOS的衬底片上做深N阱层光刻注入和推结深,然后生长外延层,在外延层上做器件,高压N阱作为LDMOS的漂移区做在P-外延层中,深N阱层做在P型衬底上。由于深N阱层注入推结深步骤后的热制成步骤,导致深N阱层会反扩到P-外延层,深N阱层是漏端重要组成部分,与高压N阱一样承担BVDS耐压重要功能。击穿电压的关键是高压N阱漂移区(耐压区)和深N阱层耐压区的结构。利用工艺仿真软件对高压N阱漂移区和深N阱层耐压区的不同注入剂量、长度、结深对LDMOS器件的击穿电压的影响进行了汇总,最终确认各个参量数值。     

一种实用的高压BiCMOS关键工艺技术研究

提出了一种实用的高压BiCMOS工艺.该工艺集成了高性能耗尽型NJFET、NPN、VPNP、高压NMOS、高压PMOS、NMOS、PMOS、齐纳二极管,以及铬硅电阻、磷注入电阻等有源和无源器件.NJFET的夹断电压为-1.5 V,击穿电压为17 V;高压MOS管的击穿电压为37 V;齐纳二极管在25 μA时其反向击穿电压为5.5 V.使用该工艺,研制了一款低压差线性稳压器(LDO),基准源静态电流小于1.5 μA.该工艺还可广泛应用于高压A/D、D/A转换器的研制.     

高压功率集成电路中LDMOS的设计研究

高压功率集成电路(HVPIC),是指将需要承受高电压(达数百伏)的特定功率晶体管和其它低压的控制电路部分兼容,制作在同一块IC芯片上。本文以器件模拟软件MEDICI为工具,用计算机仿真的方法,研究了一种适用于高压功率集成电路的单晶结构的LDMOS的设计问题,其中包括器件的N阱掺杂浓度、衬底浓度、P反型层浓度和结深等主要参数对击穿电压的影响,重点分析了N阱中P型反型层与漏极N^ 区距离Lp对器件耐压的影响,并分析了相应的物理意义。仿真结果表明,Lp对器件耐压有明显的影响。通过优化设计对应于各个参数器件的击穿电压变高,并且受工艺参数波动影响较小,达到了功率集成电路耐压的要求。     

采用双层栅极场板结构的LDMOS器件优化设计

研究了一种N型50 V RFLDMOS器件的结构。该类型器件对击穿电压BV和导通电阻R_(DSon)等直流参数具有较高要求,一般采用具有两层场板的RESURF结构。通过Taurus TCAD仿真软件对器件最关键的两个部分即场板和N型轻掺杂漂移区进行优化设计,在提高器件击穿电压BV的同时,降低了其导通电阻R_(DSon)。最终仿真得到的击穿电压BV为118 V,导通电阻R_(DSon)为23?·mm。     

急变返回—MOS器件一种稳定的正反馈击穿方式

用于NMOS和CMOS微电路的N沟MOS晶体管在其漏-源击穿特性上有一个负阻区。启动这种工作方式,源-漏电压就会下降,同时产生较大的漏极电流。急变返回不是四层结构(可控硅整流器,闭锁)的现象,但是象闭锁一样,它的启动可以是电流注入到p阱,结的雪崩击穿,或暴露于电离辐射区。其维持电压可大大低于漏极-衬底结的雪崩电压,由此限制了最大工作电压。本文介绍了急变返回的一个定性模型——发生在导致再生反馈的寄生双极性晶体管本征基区的局部导电率调制。还介绍了工艺变化对急变返回的影响以及对电离辐照的触发灵敏度。     

一种新型凹源HV-NMOS器件研究

设计出一种能与体硅标准低压 CMOS工艺完全兼容的新型凹源 HV-NMOS( High voltage NMOS)结构 ,在 TSUPREM-4工艺模拟的基础上提出了该结构具体的工艺流程及最佳的工艺参数 ,通过 MEDICI进行特性模拟得到了该结构的电流 -电压和击穿等特性曲线 ,击穿电压比传统 HV-NMOS提高了 3 7.5 %。同时分析了凹源结构、p阱、缓冲层 ( Buffer层 )及场极板对改善 HV-NMOS工作特性的有效作用 ,最后给出了该凹源 HV-NMOS的流水实验测试结果。     

高压 Ti/ 6H- SiC肖特基势垒二极管

在 N型 6 H - Si C外延片上 ,通过热蒸发 ,制作 Ti/ 6 H- Si C肖特基势垒二极管 (SBD) .通过化学气相淀积 ,进行同质外延生长 ,详细测量并分析了肖特基二极管的电学特性 ,该肖特基二极管具有较好的整流特性 .反向击穿电压约为 40 0 V,室温下 ,反向电压 VR=2 0 0 V时 ,反向漏电流 JR 低于 1e- 4 A / cm2 .采用 Ne离子注入形成非晶层 ,作为边缘终端 ,二极管的击穿电压增加到约为 80 0 V.     

3300V 4H-SiC MOSFET 设计与加工

成功设计并制造了击穿电压超过3300V 的4H-SiC MOSFET。通过数字仿真优化了漂移层和DMOSFET有源区参数。漂移层N型外延厚度为33微米并且掺杂浓度为2.5E15cm-3。器件采用浮空场限制环作为终端。当栅极电压为20V,漏极电压为2.5V时,漏极电流为5A。     

击穿电压蠕变机理和工艺探讨

本文通过实验和理论分析,对击穿电压蠕变的机理进行了探讨.认为氧化层外表面水陆阱是引起气氛中有害杂质(NaCl、HF等)沾污,导致击穿电压蠕变的很本原因.提出了防止击穿电压蠕变的工艺方案.