抗ESDSOILIGBT器件的研究

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文抗ESDSOILIGBT器件的研究研究生：苏步春指导教师：张海鹏副教授DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterTheResearchonAnti—ESDSOILIGBTDeviceCandidate：SuBuchunSupervisor：AssociateProf．ZhangHaipengDecember，2010杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是

2、本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：苏式芬日期：p·1年3月泊学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保

3、留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文：学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密论文在解密后遵守此规定)论文作者签名：哆．魄勰别磴轹V坳赐日期：弦『年{月叼日嗽加俨多月名杭州电子科技大学硕士学位论文摘要SOI(SiliconOnInsulator)技术被誉为二十一世纪高速、低功耗的硅集成电路主流技术，是功率集成电路(PowerImegratedCircuit，PIC)的主要发展方向。SOI横向高压器件是SOI功率集成电路的核心和关键，受到了国内外众多学者的关注。基于SOI材料的L

4、IGBT(横向绝缘栅双极型晶体管)具备如下的优点：(1)绝缘性能好、较小的寄生电容、较低的泄漏电流、以及抗辐射能力强等，可以工作在各种恶劣的环境中。(2)导通电阻小、工作电流大、较高的跨导、陡峭的亚阈值斜率、功率增益系数高等，适于作为大功率器件。(3)其工艺与SOI．CMOS工艺相兼容，比较容易实现。因此它将成为智能功率集成电路的核心部件之一，被广泛应用于家电产品、环保型汽车以及工业生产等领域，也被一致认为是未来市场极具潜力的功率器件。本文概述了SOILIGBT的发展状况，较详细的分析了器件的工作原理，在前人理论和成果基础上

5、，从器件结构出发，根据SOIRESURF(ReducedSurfaceField)原理，推导出SOI器件获得均匀表面电场分布所满足的条件。通过考虑埋氧层的影响求解全耗尽SOILIGBT的泊松方程，得出SOI结构所满足的RESURF条件。据此推导出SOI器件获得均匀表面电场时，其主要结构参数栅氧化层厚度、阱掺杂浓度、漂移区掺杂浓度、漂移区长度、顶层硅膜厚度、埋氧层厚度以及N缓冲层等需要满足的条件。提出将抗ESD二极管集成到SOILIGBT器件单元中，以达到从器件单元内部直接保护栅电极的作用。进而设计比较合理的器件结构，采用Si

6、lvaco公司的二维工艺和器件仿真软件TCAD对其进行仿真及优化，分别仿真了器件的工艺制作过程、转移特性、导通态的伏安特性、阻断态的击穿特性、闩锁特性、关断特性以及抗ESD特性等，并分析其工作机理。还针对传统SOILIGBT元件结构关闭延迟长的缺点，参考采用了阳极短路结构，以达到在器件的击穿电压不变情况下，缩短器件的关断时间，使其有利于在高频领域的应用。在此基础上开展了抗ESDSOILIGBT器件工艺设计方法和版图设计方法的研究，进行了抗ESDSOILIGBT器件的初步工艺设计、版图设计和TCAD仿真验证。关键词：S01，L

7、IGBT，抗ESD，闩锁效应杭州电子科技大学硕士学位论文AbstractAtpresent，thematerialofSOIhasbeenregardedasthestreamlinetechnologyofsiliconintegrationforhi曲speedandlowerpowerconsumptionanditisthemainorientationofdevelopmentofPIC．ThehighvoltagedevicesofSOIisthecoreandkeyofhighvoltageSOlIC，itha

8、sattractedmanyscholarshomeandabroad．SOILIGBThasthefollowingadvantages：(1)betterinsulatingproperty,lowerparasiticcapacitance，lowercurrentleakagean