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好的结尾瞎想能灵验提高器件的耐压、可靠性和镌汰器件走电欧美高清处女。
结尾按基本结构可分为两大类型:蔓延型和截断型。
蔓延型结尾蔓延型结尾主如果通过在主结外围开荒一些特殊结构来镌汰或摊派主结处的高电场,从而起到提高击穿电压的作用。
蔓延型的结尾结构主要有:场板 (Field Plate,FP)、场限环 (Field Limit Ring,FLR)、结结尾扩展 (Junction Termination Extension,JTE)、横向变掺杂 (Variation of Lateral Doping,VLD)、RESURF 等。
1. 场板 (Field Plate,FP)场板不错单独使用镌汰结电场峰值,提高击穿电压。另一方面,也不错减少杂质电荷对器件雄厚性的影响,此时场板不可手脚耐压结构。若要作念耐压结构,需要调度场板的长度,使场板外侧的电场峰值小于P型掺杂区外侧底部的电场峰值。
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在图 1.7(a) 中,场板隐秘在结旯旮处的场氧上。1) 赶快板上莫得施加偏压时,场板不起作用,N 区的破钞层与柱面结肖似。2) 赶快板上施加相干于漏极的正向偏压时,场板会眩惑 N- 区的电子向名义出动,从而导致破钞层向着 P 区放松,这会增多 P 区外侧的电场强度,从而使击穿电压镌汰。3) 赶快板施加相干于漏极的负向偏压时,会起到相背的作用,使得破钞层向外彭胀,减小了 P 区外侧的电场,从而提高了击穿电压。如果场板上施加的电压顺应,此结尾结构简略将柱面结电压进步到平行平面结电压,然则这种措施需要稀奇的封装引线,而且需要瞎想场板偏置电路,这在功率器件中是不现实的。
一种灵验的措施是将 P 区与场板相接,如图 1.7(b) 所示。在这种情况下,场板的电势是与 P 区极度的负偏压,使得破钞层向外扩展,在一定进程上不错提高击穿电压。但同期会在硅名义围聚场板边沿处引入一个高电场,如果瞎想的辞别理也会导致此处提前击穿而镌汰击穿电压。
场板由于粗陋灵验,直到现时仍然简单诈欺,而且出现了电阻场板、多级场板、多段场板等新的技巧,而场板与其他结尾结构的搭配使用,在提高结尾效用、减小名义电荷影响、增多器件雄厚性也有匡助。
2. 场限环 (Field Limit Ring,FLR)在 MOSFET 结构中,场限环的诈欺最为无数,主如果其工艺相当粗陋,后果却相当明显。
浮空场限环最早被建议。场限环不错与主结沿途扩散酿成,不需要增多稀奇工艺体式及掩膜,针对不同耐压情况,不错使用不同的场限环个数来瞎想,但需要仔细瞎想环宽和环间距。一般情况下,击穿电压跟着环的个数增多而增大,然则当环个数增多到一定进程后再增多环个数对电压的进步后果越来越不明显,而且会迫害芯单方面积。
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3. 结结尾扩展 (Junction Termination Extension,JTE)JTE 是在主结的外侧开荒一个轻掺杂的 P 型区,可觉得是一种电荷调度的技巧,通过调度离子注入的剂量边界 JTE 掺杂区的电荷,从而瞎想出最大化的击穿电压。
当掺杂浓度较低时,对主结外围的电场影响较小,高电场区仍是会发生在主结底部;如果注入剂量过大,则会使得 JTE 区起到主结的作用,高电场鼎新到 JTE 区的外围。
4. 横向变掺杂 (Variation of Lateral Doping,VLD)VLD 有2种酿成格式:1) 是在主结外围开荒一系列不同掺杂剂量的离子注入,使得退火后从主结向外掺杂浓度逐渐变化;2) 是凭据开孔大小不同对注入硅片中离子数观点影响,精准瞎想一系列不同宽度的掺杂开窗。
VLD 也可觉得是对结尾区电荷的调度。在达到最大耐压时,JTE 与 VLD 区域必须全部破钞智商起到应有的作用。JTE 区域的电荷在工艺历程中会跟着离子注入和退火在名义滋长钝化氧化层发陌生凝而产生不同,另外不同的工艺历程会引入多样杂质电荷,终点是在氧化层中的固定电荷会不同进程的影响 JTE 区域中的电场漫衍,使芯片的击穿电压不雄厚,而芯片封装历程中钝化层中引入的可动离子愈加重了这种不雄厚。相对来说 VLD 对杂质电荷及固定电荷的边界要比 JTE 好好多。但二者这种对电荷的敏锐若莫得较好的名义钝化及电荷科罚技巧,在施行坐蓐中难以获取较高的制品率。
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含羞草研究院在线看 5. 3D-RESURF 结尾结构3D-RESURF 结尾结构,是在多浮空场限环结尾结构的基础上,在环与环之间增多 P 型与 N 型瓜代掺杂的结构获取,其结构如图 1.8 所示。
这些 P 型与 N 型瓜代罗列的结构会在图中的 Z 轴标的产生一个 RESURF 效应,使电场在名义的漫衍发生更变,肖似于超结作用机理:通过边界界面电荷对雪崩击穿的影响,不错灵验提高击穿电压,同期减小了名义电场,提高芯片的可靠性。
超结的工艺相对较难结束,然则由于 RESURF 区的厚度较薄,离子注入相对容易边界,因此相干于纵向超结来说更容易结束。
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截断型结尾截断型结尾则是收受刻蚀、划片或者打线后旯旮腐蚀磨角等妙技将PN结截断,并收受特殊名义钝化工艺结束击穿电压的改善。
截断型结尾的诈欺也相当简单,以深槽结尾、斜角旯旮结尾、腐蚀结尾为主,截断型与蔓延型的集聚也对进步耐压有细致的后果。
截断型结尾中曲面槽以湿法腐蚀并填充介质酿成,如下图所示。不错看出,深槽结尾主如果在主结外围刻蚀一个深度很大的沟槽,将主结截断,并在其中填充相应介质作钝化科罚,排斥主结外围的电场聚积,从而增多击穿电压。沟槽中填充的介质主如果低介电常数绝缘材料,如 SiO2,低介电常数的材料比硅能承受更大的峰值电场,从而提高了击穿电压。沟槽的深度必须要能达到纵向破钞层的宽度。
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功率 MOS 器件的结尾为了镌汰元胞扩展的破钞层的曲率,收受场限环、场板等结构把电场的峰值从芯片的名义引入体内,以结束提高击穿电压的观点;同期,为了贯注介质层中正电荷对沟谈名义电荷漫衍的影响,阻截名义反型沟谈的产生,在最外侧收受沟谈截止环的结构;
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不同结尾结构性能对比由于瞎想的耐压不同,外延参数的及第也不同,因此不同结尾的对比需要从2个方面来进行:面积和结尾耐压占平行平面结耐压的比例。
从仿真来看,面积对应的是结尾的长度,相似击穿电压越高,所需要的结尾长度越长。
结尾耐压占平行平面结耐压的比例不错界说为:
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其中,BVpp 为对应外延条目下的理思平行平面结欧美高清处女,可凭据是穿通型还瑕瑜穿通型用公式计算得出,BVter为结尾耐压。
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