高压DOUBLE RESURF LDMOS器件设计与工艺模拟.doc

本 科 毕 业 论 文
题
目
高压Double RESURF LDMOS器件设计与工艺模拟
作 者： 金光明
专 业： 电子科学与技术
指导教师： 罗向东
完成日期：
摘要
本文在SILVACO公司的TCAD工具构建的虚拟工艺平台基础上，利用工艺仿真软件ATHENA和器件仿真软件ATLAS进行了关于功率Double RESURF LDMOS器件的设计。该工艺和标准CMOS工艺完全兼容，只要增加3张掩模板。通过优化工艺参数，采用ATLAS仿真的最高耐压可以达到205V，可以广发用于各种功率控制电路。本文重点研究了全工艺过程下的Double RESURF LDMOS器件的实现，以及一些具体器件参数的设计。同时针对器件特性仿真过程中出现的问题，逐个进行优化处理。
关键词： TCAD，功率器件，高压LDMOS，Double RESURF
通过分析器件特性，逐步优化各项参数
ABSTRACT
On the basis of virtual TCAD of SILVACO’s software ,we use process simulator ATHENA and device simulator ATLAS, to design a 205v high voltage Double RESURF LDMOS for Smart Power IC . The HV-Ldmos’s process is completely compatble with standard CMOS process ,only needs three additional masks . By optimizing the process parameters ,the break voltage of the Double RESURF LDMOS can reach 205v . So it can be used in various SPIC. The paper fouses on the realization of high voltage RESURF . By analyzing the characteristics of the device we can gradually optimize the various parameters.
Key words: TCAD，Power Devices，HV LDMOS，Double RESURF
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
功率器件的发展历程 1
课题的应用背景 3
课题的主要工作和应用工具 4
各章节介绍 5
第二章 Double RESURF LDMOS原理以及主要参数设计过程 6
LDMOS的简述 6
Double RESURF LDMOS的性能简述 7
Double RESURF LDMOS主要参数的设计 9
第三章 DOUBLE RESUFR LDMOS的工艺仿真 13
第四章 器件设计 17
18
20
22
第五章 总结 29
参考文献 30
致 谢 31
第一章 绪论
功率器件的发展历程
电子学随着晶体管和晶闸管的相续发明，开始向两个方向发展：一个以追求单元器件的小功率、高集成度、高工作频率的集成电路为核心的微电子技术；另一个就是以追求大功率、小驱动电流、高工作电流密度、短开关时间的大功率半导体器件为代表的功率电子学。
功率电子学是一种采用功率半导体进行功率变换的技术。而功率器件作为功率电子学的核心，其基本要求必须具有耐压高、输出电流大、工作频率高、驱动电流小等特点。二十世纪50年代硅晶闸管（SCR）的问世标志着半导体器件扩展到强电领域。到70年代中期，功率MOSFET诞生逐步改变了整个功率半导体器件的面貌，功率器件实现了场控制功能，打开了高频应用的大门，功率MOS管逐渐取代功率晶体管和晶闸管。到二十世纪末，功率MOS管的市场份额已经超过50%。现在智能功率集成电路(SPIC)已广泛应用于军用设备、通信设备、汽车电子、工业自动化控制及消费类电子等领域[1]。从时间上看，功率管的发