Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания планарных мощных МОП-транзисторов с повышенным значением пробивного напряжения для интеллектуальных силовых интегральных схем

• Автор: Красюков, Антон Юрьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ГЛАВА 1. ИНТЕЛЛЕКТУ АЛ Ы-[ЫЕ СИЛОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ -ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

1.1 Назначение и состав интеллектуальных силовых ИС

1.2 Требования к мощному элементу интеллектуальной силовой ИС

1.3 Возможные конструкции и технологии создания мощного элемента для интеллектуальной силовой ИС
1.4 Создание мощного элемента интеллектуальной силовой ИС на основе модификации технологического маршрута формирования низковольтных схем

1.4.112Т — технология

1.4.2 БУХ - технология

1.4.3 Формирование мощного элемента интеллектуальной силовой

ИС в виде планарного силового МОП - транзистора с пинч-резистором

1.5 Методы оптимизации конструкции и технологического маршрута создания мощного планарного МОП-транзистора с пинч-резистором имеющего повышенное значение пробивного напряжения

1.6 Общие выводы и постановка задачи диссертации

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ МОЩНОГО МОП - ТРАНЗИСТОРА С ЦЕЛЬЮ ВЫЯВЛЕНИЯ ФАКТОРОВ, ОБУСЛАВЛИВАЮЩИХ НИЗКОЕ ПРОБИВНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ТРАНЗИСТОРА, И СОЗДАНИЕ, НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА,
РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ ОПТИМИЗИРУЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ
2.1 Анализ факторов определяющих напряжение пробоя р-п перехода
2.2 Анализ факторов влияющих на пробивное напряжение планарного мощного МОП-транзистора с пинч-резистором
2.3 Анализ базовых ячеек мощных планарных МОП - транзисторов
2.4 Анализ структуры планарного мощного МОП - транзистора с пинч - резистором с целью выбора параметров областей для расчетной оптимизации с использованием САПР^ЕТСАЦ
2.5 Выводы

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГШАИАРНОГО МОЩНОГО МОП-ТРАНЗИСТОРА С ПИНЧ-РЕЗИСТОРОМ
3.1 Существующие программы анализа характеристик полупроводниковых приборов
3.2 Возможности САПР 1ЭЕ ТСАО
3.2.1 Выбор программ пакета ТСАО для проведения оптимизации конструкции и технологического маршрута изготовления планарного мощного МОП -транзистора с пинч-резистором
3.2.2 Способы оценки пробивного напряжения с использованием инструментов пакета ТСАЭ
3.3 Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ, СВЯЗЫВАЮЩИХ ПРОБИВНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ С КОНСТРУКТИВНО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ МОЩНОГО ПЛАНАРНОГО МОП - ТРАНЗИСТОРА
4.1 Исследование зависимости напряжения лавинного пробоя перехода сток-подложка планарного мощного МОП - транзистора от параметров области пинч-резистора
4.2 Исследование зависимости напряжения лавинного пробоя перехода сток-подложка планарного мощного МОП - транзистора от параметров области глубокого стока
4.3 Исследование зависимости напряжения лавинного пробоя перехода сток-подложка планарного мощного МОП - транзистора от параметров области стока, состоящей из областей пинч-резистора и глубокого стока
4.4 Исследование влияния заряда на границе раздела Бі-БіОз на напряжение лавинного пробоя стока планарного мощного МОП - транзистора с пинч-резистором
4.5 Исследование влияния конструктивно-технологических режимов формирования планарного мощного МОП - транзистора с пинч - резистором на пробивное напряжение прибора на основе расчета ВАХ транзистора в закрытом состоянии
4.5.1 Исследование влияния технологических параметров формирования пинч-резистора и глубокого стока на пробивное напряжение планарного мощного МОП-транзистора
4.5.2 Исследование электрических параметров планарного мощного МОП -транзистора с пинч - резистором на основе расчета ВАХ прибора
4.6 Выводы

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТОПОЛОГИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА СОЗДАНИЯ ТЕСТОВОГО КРИСТАЛЛА ОПТИМИЗИРОВАННОГО ПЛАНАРНОГО МОЩНОГО МОП-ТРАНЗИСТОРА С ПИНЧ-РЕЗИСТОРОМ
5.1 Варианты топологии и технологического маршрута создания тестового кристалла
5.2 Выводы
ГЛАВА 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИМИЗИРОВАННОГО ПЛАНАРНОГО МОЩНОГО МОП-ТРАНЗИСТОРА С ПИНЧ-РЕЗИСТОРОМ
6.1 Методика и средства измерения основных характеристик изготовленных образцов мощных планарных МОП - транзисторов с пинч-резистором имеющих повышенное пробивное напряжение
6.2 Результаты измерения характеристик планарных мощных МОП - транзисторов с пинч- резистором
6.3 Сопоставление расчетных и экспериментальных данных
6.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
падает на нем и влияние дополнительного резистора не существенно. В области пробоя сопротивление транзистора становится много меньше сопротивления резистора и все напряжение падает на последнем, что с точки зрения вычисления равносильно замене (в области пробоя) граничных условий по напряжению на граничные условия по току. Похожий метод используется в других программах приборного моделирования, например в PISCES, при расчете сложных тиристорных ВАХ управлением граничными условиями занимается отдельная подпрограмма.
В [53] было проведено сравнение двух методов расчета напряжения лавинного пробоя. Авторами статьи было установлено, что:
расчет напряжения пробоя р-n перехода с использованием Пуассон-анализа дает меньшее (833 В) чем экспериментально полученное (960 В), значение - оценка пробивного напряжения р-n перехода на основе расчета ВАХ обратносмещенного р-n перехода, когда ток увеличивается в 100 раз, (для другой структуры) дает меньшее (1175 В) значение, чем величина напряжения пробоя рассчитанная на основе использования Пуассон-анализа (1237 В).
Как известно, для расчета эффекта пробоя используются эмпирические зависимости скоростей ударной ионизации от электрического поля. При расчете напряжения лавинного пробоя р-n перехода наиболее распространенными являются модели скоростей ударной ионизации ван Оверстраетена (R. Van Overstraeten) и де Мана (Н. De Man) [54]. Авторы [53] пришли к выводу, что, так как модель Оверстраетена дает заведомо заниженные значения пробивного напряжения, использование Пуассон-анализа для оценки напряжения лавинного пробоя р-n перехода дает более точные, чем при расчете пробивного напряжения по ВАХ, результаты.
Следует отметить, что в программе приборного моделирования DESSIS - ISE используется та же модель ударной ионизации, и также можно считать результаты Пуассон -анализа более точными.
3.3 Выводы
Разработанная методика на основе пакета приборно-технологического моделирования ISE TCAD позволяет проводить моделирование процессов, протекающих в силовых приборах, и оптимизировать их структуру. Проведен анализ методов определения напряжения пробоя планарного мощного МОП - транзистора с использованием САПР ISE TCAD. Установлено что для оценки напряжения лавинного пробоя перехода сток подложка возможно использование Пуассон - анализа. Для оценки влияния эффекта смыкания ОПЗ стока и стока необходимо проводить расчет ВАХ транзистора в закрытом состоянии.