Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания мощных ДМОП-транзисторов с оптимальной площадью при помощи средств приборно-технологического моделирования

• Автор: Ключников, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ДМОГ1 как мощный элемент интеллектуальных силовых интегральных схем и проблемы, возникающие при его разработке и 8 изготовлении

1.1 Интеллектуальные силовые схемы

1.2 Возможные конструктивнотехнологические особенности создания мощного

элемента для интеллектуальной силовой схемы.

1.3 Принцип работы, ВАХ и формулы, связывающие основные характеристики.

1.3.1 Вольтамперныс характеристики

1.3.2 Связь пробивного напряжения и сопротивления в открытом состоянии.

1.4 Общие выводы и постановка задачи диссертации ГЛАВА 2. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК МОЩНОГО

ВЕРТИКАЛЬНОГО ДМОПТРАНЗИСТОРА С ОХРАННЫМИ КОЛЬЦАМИ

2.1 Существующие программы анализа характеристик полупроводниковых
приборов
2.2 Возможности САПР БУИОРБУБ и выбор программ данного пакета для проведения оптимизации конструкции и технологического маршрута изготовления мощного ДМОП транзистора.
2.3 Способы оценки пробивного напряжения с использованием инструментов
приборнотехнологического моделирования
2.4 Способы оценки сопротивления ДМОПтранзистора.
2.5 Выводы ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА ПРОБИВНОЕ
НАПРЯЖЕНИЕ ДМОПТРАНЗИСТОРА
3.1 Параметры, влияющие на пробой рпперехода
3.1.1 Влияние полевой обкладки на лавинный пробой рп перехода
3.1.2 Влияние охранных колец на лавинный пробой рп перехода
3.2 Параметры, влияющие на пробивное напряжение ячейки ДМОПтранзистора
3.3 Выводы ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ДМОПТРАНЗИСТОРА В ОТКРЫТОМ СОСТОЯНИИ.
4.1 Составляющие сопротивление в открытом состоянии
4.2 Конструктивнотехнологические параметры, влияющие на сопротивление
ДМОПтранзистора
4.3 Влияние температуры среды
4.4 Модель сопротивления в открытом состоянии ДМОПтранзистора
4.5 Оптимизация ширины дрейфовой области РТ перехода
4.6 Выводы
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МОЩНОГО ДМОПТРАНЗИСТОРА
5.1 Сравнение результатов эксперимента и моделирования
5.2 Методика расчета мощного ДМОПтранзистора
5.3 Моделирование динамических характеристик ячейки ДМОПтранзистора
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Ее значимость определяется все возрастающей потребностью в эффективных преобразователях и регуляторах электрической энергии. Свойства, характеристики и параметр силовых схем зависят, в свою очередь от применяемых полупроводниковых приборов. Высокое качество полупроводниковых переключателей, их уникальные характеристики открывают долговременные перспективы совершенствования электронных устройств. С другой стороны, процесс полупроводникового производства является отражением передовых научно-технических достижений в области физики, электроники, автоматики, машиностроения. Получается некий циклический процесс, каждый виток которого является этапом непрерывного совершенствования и взаимовлияния. Силовая электроника предназначена для преобразования мощности [3]. Поэтому полупроводниковые приборы представляют здесь интерес с точки зрения ключевого режима работы. Роль полупроводникового ключа заключается в коммутации различных частей схемы. С точки зрения разработчика силовой схемы, ключ должен обладать идеальными свойствами. Он должен мгновенно, при нулевой мощности управления, переключать бесконечно большие токи и блокировать бесконечно большие напряжения, иметь нулевое остаточное напряжение и токи утечки. Достижение таких идеальных параметров возможно только в виртуальных задачах - при моделировании схем на компьютере. Реальные ключи могут лишь в той или иной степени приближаться к «идеальным». Исследование полупроводников и полупроводниковых приборов были начаты в -х годах века. В основу первых полупроводниковых ключей были положены теория выпрямления на границе р-п-перехода и открытие принципа полевого эффекта. Дальнейшее развитие электроники поставило задачу создания малогабаритного твердотельного прибора, который бы заменил электронную лампу. Исследование завершились созданием Бардиным и Браттейном в году точечного биполярного транзистора. В году Шокли на основе германия разработал первый маломощный плоскостной биполярный транзистор. Еще в году Шокли пытался изготовить полевой транзистор, но только в году удалось создать полевой транзистор с управляющим р-п-переходом. Конструкция первого МДП-транзистора была предложена Хофстейном и Хейманом только в году, когда первых успехов удалось добиться в области интегральных технологий. Развитие силовой полупроводниковой электроники начинается в конце -х годов. Развитие преобразовательной техники поставило задачу разработки надежного и эффективного полупроводникового ключа, способного вытеснить газоразрядные переключатели. Основой первых силовых приборов становиться кремний, позволивший расширить температурный диапазон и существенно увеличить пробивное напряжение и мощность приборов. В году под руководством Мола проводятся исследования приборов с тиратронной характеристикой названных тиристорами. В году Йорком изготавливается кремниевый управляемый р-п-р-п-переключатель. В году Тешнер пытается повысить мощность униполярного транзистора за счет использования цилиндрической геометрии. Однако простое увеличение физических размеров приборов для увеличения тока и повышения коэффициента усиления приводило к понижению частотных свойств ключа. Основная задача разработки первых промышленных образцов (тиристоров, диодов) заключалась в повышении рабочих токов и напряжения в целях полной замены газоразрядных приборов. В то время для транзисторных ключей на первый план выходит решение проблемы создания высокочастотного прибора на относительно большие рабочие токи. Для изготовления мощных биполярных транзисторов была применена эпитаксиальная технология с методом двойной диффузии. Эта же технология была использована фирмой Japanese Electrotechnical Laboratory для создания в году первого мощного V-образного МДП-транзистора (см. Распространение тока в биполярных транзисторах основано на явлениях инжекции, переноса и собирания носителей. При этом в качестве носителей могут выступать как электроны, так и дырки: инжекция неосновных носителей одного знака сопровождается компенсацией образующегося заряда основными носителями другого знака.