功率半導體器件、物理與工藝研究/項目負責人：張海鵬，

起止年月：1998年01月至今功率半導體器件、物理與工藝研究/1獲得知識產權授權發明專利授權實用新型專利軟件著作權獲得知識產權授權發明專利2授權發明專利授權發明專利3授權發明專利授權發明專利4授權發明專利授權發明專利5授權發明專利授權發明專利6授權發明專利授權發明專利7授權發明專利授權發明專利8授權發明專利授權發明專利9授權實用新型專利授權實用新型專利10授權實用新型專利授權實用新型專利11授權實用新型專利授權實用新型專利12軟件著作權軟件著作權13獲獎獲獎14SOILDMOS/LIGBT研究

——項目經歷國基重點項目：高溫微電子器件與電路（）國基面上項目：新結構SOILIGBT器件的基礎研究（）863計劃：深海磁力儀關鍵技術研究863計劃：深海長距離大功率能源與圖像信息混合傳輸技術研究省基面上項目“SOILIGBT減薄漂移區表面微結構的雙極載流子復合壽命(y104599)浙江省科技計劃面上工業項目：集成抗ESDRFSOILIGBT研制(2009C31004)等等SOILDMOS/LIGBT研究

——項目經歷國基重點項目15主要內容DRT-MCTFSOILIGBT器件SOILDMOS/LIGBTwithATGFPTDESDRobustnessofaNovelAnti-ESDTGFPTDSOILDMOS抗ESDSOILIGBT器件的研究UnitedGauss-Pearson-IVDistributionBPLSOILDMOS新結構及其正向阻斷特性BPLSOI材料制備方法初探VGRFSOILIGBT閂鎖效應建模與仿真驗證

RFSOILDMOS電路建模超高壓FR主要內容DRT-MCTFSOILIGBT器件16DRT-MCTFSOILIGBT器件?版圖截面圖?DRT-MCTFSOILIGBT器件?版圖截面圖?17DRT-MCTFSOILIGBT器件截止態器件內靜電壓的高溫特性曲線截止態泄漏電流高溫特性DRT-MCTFSOILIGBT器件截止態器件內靜電壓的18SOILDMOS/LIGBTwithATGFPTDVerticalgateandfieldplateFieldstopLateralbreakdownMiddlesourceHangzhouDianziUniversity,Email:SOILDMOS/LIGBTwithATGFPTDV19ConventionalSOILDMOS

LateralChannelCurrentflowcrowdVerticalbreakdownShortchannelHangzhouDianziUniversity,Email:ConventionalSOILDMOSLateral20ProcesssimulationwithSilvacoTCADSOIwaferDopingforn-bufferregionFormationoftrenchgateP-Asimplantationintodrainregionp-wellimplantationp+contactimplantationAsimplantationinton+sourceregionmetaldepositionandback-etchingHangzhouDianziUniversity,Email:ProcesssimulationwithSilvac21SOIwaferHangzhouDianziUniversity,Email:SOIwaferHangzhouDianziUnive22Dopingforn-bufferregionSTITEOSspin-coatingEtchingPhosphorusionsimplantationAnnealingHangzhouDianziUniversity,Email:Dopingforn-bufferregionSTIH23FormationoftrenchgateDTIOxidation-etchingGateoxidationPoly-SidepositionCMPOxidedepositionLithographyPionsimplantationHangzhouDianziUniversity,Email:FormationoftrenchgateDTIHan24P-Asimplantationinton+drainregionPimplantationAnnealingAsimplantationAnnealingHangzhouDianziUniversity,Email:P-Asimplantationinton+drai25P-wellimplantationLithographyBimplantationStripphotoresist15keV20keVHangzhouDianziUniversity,Email:P-wellimplantationLithography26p+contactimplantationLithographyBimplantationStripphotoresist1e17,40,RTA5e15,50,——HangzhouDianziUniversity,Email:p+contactimplantationLithogr27Asimplantationinton+sourceregionLithographyAsimplantationStripphotoresist40keV120keVHangzhouDianziUniversity,Email:Asimplantationinton+source28Metaldepositionandback-etchingOxidedepositionLithographyTidepositionAldepositionBack-etchingofAlandTiHangzhouDianziUniversity,Email:Metaldepositionandback-etch29FormerId-VdcurvesFormerstaticresistorcurvesHangzhouDianziUniversity,Email:FormerId-VdcurvesFormerstat30ProcesssimulationwithSilvacoTCAD

forSOILIGBTwithTGFPTDSOIwaferDopingforn-bufferregionFormationoftrenchgateFormationoftrenchdrainwithSTIBimplantationintoanoderegionP-Asimplantationintoshortedanoderegionp-wellimplantationp+contactimplantationAsimplantationinton+sourceregionmetaldepositionandback-etchingHangzhouDianziUniversity,Email:ProcesssimulationwithSilvac31SOIwaferHangzhouDianziUniversity,Email:SOIwaferHangzhouDianziUnive32Dopingforn-bufferregionLithographyPions5e13，160keVStriping&rinsingAnnealingEtchingoxideHangzhouDianziUniversity,Email:Dopingforn-bufferregionLith33LithographyDTI（SSRIE）Striping&rinsingWetOxidationEtchingRinsingFormationoftrenchgateHangzhouDianziUniversity,Email:LithographyFormationoftrench34GatedryoxidationtOX=40nmRedistributionContinued…HangzhouDianziUniversity,Email:GatedryoxidationContinued…Ha35Poly-SidepositionStepbystepetchingCMPContinued…HangzhouDianziUniversity,Email:Poly-SidepositionContinued…Ha36FieldoxidedepositionLithographyPionsimplantation1.0e16,100kStripingphoto-resistAnnealing30min,950℃Continued…HangzhouDianziUniversity,Email:FieldoxidedepositionContinue37BimplantationintoanoderegionLithographyTwiceBionsimplantation1e14/5e16cm-2,30/50keVStripingphoto-resistSTI（SSRIE）HangzhouDianziUniversity,Email:Bimplantationintoanoderegi38P-Asimplantationinton+drainregionlithographyPimplantationAnnealingAsimplantationStripingphoto-resistAnnealingHangzhouDianziUniversity,Email:P-Asimplantationinton+drai39P-wellimplantationLithographyBimplantation1e14cm-230keVStripphoto-resistHangzhouDianziUniversity,Email:P-wellimplantationLithography40p+contactimplantationLithographyBimplantation5e16cm-2,50keVStripphoto-resistRTAHangzhouDianziUniversity,Email:p+contactimplantationLithogr41Asimplantationinton+sourceregionLithographyAsimplantation1e16cm-2120keVStripphotoresistRTA@950℃HangzhouDianziUniversity,Email:Asimplantationinton+source42SOILIGBTwithATGFPTDSOILIGBTwithATGFPTD43TransfercharacteristicTransfercharacteristic44ESDRobustnessofaNovel

Anti-ESDTGFPTDSOILDMOSESDRobustnessofaNovel

Ant45HBMcircuitHBMcircuit46PossitiveESDCharacteristicPossitiveESDCharacteristic472Dtotalcurrentdistributionofanti-ESDTGFPTDSOILDMOSatapositiveESVstimulusat2ns2Dtotalcurrentdistributionofanti-ESDTGFPTDSOILDMOSatapositiveESVstimulusat20ns2Dtotalcurrentdistribution482Dtotalcurrentdistributionofanti-ESDTGFPTDSOILDMOSatapositiveESVstimulusat300ns2Dtotalcurrentdistributionofanti-ESDTGFPTDSOILDMOSatapositiveESVstimulusat0.8s2Dtotalcurrentdistribution492Dtotalcurrentdistributionofanti-ESDTGFPTDSOILDMOSatapositiveESVstimulusat1.0s.2Dtotalcurrentdistribution50NegativeESDCharacteristicNegativeESDCharacteristic512DholeESDcurrentdistributionoftheproposedanti-ESDTGFPTDSOILDMOSattimeof10ns2DelectronESDcurrentdistributionoftheproposedanti-ESDTGFPTDSOILDMOSattimeof10ns2DholeESDcurrentdistributi522DholeESDcurrentdistributionoftheproposedanti-ESDTGFPTDSOILDMOSattimeof500ns2DholeESDcurrentdistributionoftheproposedanti-ESDTGFPTDSOILDMOSattimeof500ns2DholeESDcurrentdistributi532DtotalESDcurrentdistributionoftheproposed

anti-ESDTGFPTDSOILDMOSattimeof1.0us2DtotalESDcurrentdistribut54抗ESDSOILIGBT器件的研究抗ESDSOILIGBT器件的研究55伏安特性伏安特性56擊穿特性擊穿特性57閂鎖特性斷態 通態閂鎖特性斷態 通態58改進結構之一改進結構之一59工藝設計、虛擬制造與器件仿真工藝仿真工具工藝流程設計及仿真仿真結果分析工藝設計、虛擬制造與器件仿真工藝仿真工具60工藝流程設計及仿真頂層硅膜BOX硅襯底SOI材料結構初始化膜厚1.4m濃度埋氧層1.25m工藝流程設計及仿真頂層硅膜BOX硅襯底SOI材料結構初始化61STI形成硅島(a)氧化、氮化、旋涂光刻膠(b)曝光、RIE刻蝕(c)去除光刻膠，熱氧化(d)HDPCVD二氧化硅(e)CMP900℃，10nmLPCVD,80nm1100℃10nmSTI形成硅島(a)氧化、氮化、旋涂光刻膠(b)曝光62緩沖區初始摻雜

緩沖區濃度分布涂膠1.5m、光刻注磷:劑量能量120keV去膠、去氮化層、去表面氧化層退火：1100℃

氮氣氣氛

40min緩沖區初始摻雜緩沖區濃度分布涂膠1.5m、光刻63P-well摻雜涂膠、光刻注硼：劑量能量120keV去膠退火：1000℃25minP-Well摻雜分布P-well摻雜涂膠、光刻P-Well摻雜分布64P+陽極區和P-Well歐姆接觸區摻雜

涂膠、光刻注硼：劑量能量40keV去膠RTAP+陽極區和P-Well歐姆接觸區摻雜分布P+陽極區和P-Well歐姆接觸區摻雜涂膠、光刻P+陽極65場氧形成去氧化層淀積氧化層涂膠光刻刻蝕裸漏氧化層去膠

場氧形成場氧形成去氧化層場氧形成66柵氧的形成與閾值電壓調整注入1000℃干氧氧化載3%HCl，40nm注硼：劑量能量20keV

斜角7o

柵氧的形成與閾值電壓調整注入柵氧的形成與閾值電壓調整注入1000℃干氧氧化柵氧的形67多晶硅淀積LPCVD0.2m涂膠光刻刻蝕氧化層

多晶硅淀積多晶硅淀積LPCVD多晶硅淀積68N+陰極區和多晶硅摻雜涂膠光刻注砷：劑量能量50keVRTAN+陰極區和多晶硅摻雜N+陰極區和多晶硅摻雜涂膠N+陰極區和多晶硅摻雜69形成接觸孔涂膠光刻刻蝕多晶硅去膠淀積氧化硅涂膠光刻刻蝕氧化硅去膠

形成接觸孔形成接觸孔涂膠形成接觸孔70金屬淀積與反刻淀積鈦，50nm鈦硅化：600℃，1min腐蝕鈦淀積鋁，500nm涂膠光刻刻蝕鋁

金屬淀積與反刻金屬淀積與反刻淀積鈦，50nm金屬淀積與反刻71仿真結果分析圖53器件表面橫向凈摻雜濃度分布

橫坐標為1.8m處的縱向摻雜分布電學參數目標值仿真值閾值電壓1.0～2.0V1.5V擊穿電壓≥100V122.4V通態電流密度≥90A/cm26200A/cm2抗ESD鉗位電壓10～20V11.05V通態壓降≤5V2V通態閂鎖電壓(柵壓3.0V)≥20V57V表3SOILIGBT電學參數仿真結果仿真結果分析圖53器件表面橫向凈摻雜濃度分布橫坐標為72集成抗ESDSOILIGBT版圖設計方法

器件單元版圖設計布局布線版圖優化版圖后仿真集成抗ESDSOILIGBT版圖設計方法器件單元版圖設73器件單元版圖設計0.5mBCD工藝版圖設計規則版圖層次定義版圖設計方法設定版圖設計環境參照預仿真的器件結構，遵循上述版圖設計規則，依次設計不同層次和區域的版圖ekjSOILIGBT器件單元版圖總圖器件單元版圖設計0.5mBCD工藝版圖設計規則ekjS74布局布線

管芯整體布局布線圖器件單元的個數為1221個通態電流可達2.56A改進后1188個2.5A個

布局布線管芯整體布局布線圖器件單元的個數為1221個個75版圖優化SOILIGBT器件單元梯形版圖

梯形器件單元版圖的整體布局版圖優化SOILIGBT器件單元梯形版圖梯形器件單76版圖后仿真

前仿真與后仿真輸出特性對比閂鎖曲線對比圖

關斷特性對比版圖后仿真前仿真與后仿真輸出特性對比閂鎖曲線對比圖77UnitedGauss-Pearson-IVDistributionUnitedGauss-Pearson-IVDistri78功率半導體器件物理與工藝研究課件79UnitedGauss-Pearson-IVDistributionModelUnitedGauss-Pearson-IVDistri80UnitedGauss-Pearson-IVDistributionUnitedGauss-Pearson-IVDistri81

RelatedparametersRelatedparameters82功率半導體器件物理與工藝研究課件83BPLSOILDMOSBPLSOILDMOS84BPLSOILDMOS新結構及其正向阻斷特性圖62BPLSOILDMOS器件截面結構思想圖63工藝仿真BPLSOILDMOS器件截面結構圖64工藝仿真常規SOILDMOS器件截面結構圖65正向阻斷特性曲線仿真結果BPLSOILDMOS新結構及其正向阻斷特性圖62BP85常規SOILDMOS器件擊穿態二維電場分布BPLSOILDMOS器件擊穿態二維電場分布高壓版本常規SOILDMOS器件擊穿態二維電場分布BPLSO86一種新型低通態電阻的雙槽柵SOILDMOS

一種新型低通態電阻的雙槽柵SOILDMOS87電場分布橫向縱向溫度場分布漏極電流與熱特性比較電場分布橫向縱向溫度場分布漏極電流與熱特性比較88

BPLSOILIGBT新結構及其正向阻斷特性

擊穿狀態二維電場分布與擊穿電流矢量分布擊穿特性TCAD仿真結果器件截面結構TCAD工藝仿真結果集成抗ESDBPLSOILIGBT器件思想BPLSOILIGBT新結構及其正向阻斷特性擊穿狀態89BPLSOI材料制備方法初探對于SOI橫向高壓功率器件，為了提高器件的耐壓水平和浪涌能力，通常需要形成具有階梯型或緩變形逆向雜質濃度分布的隱埋p型層(BPL)。利用硼的固溶度較大，鋁的擴散系數較大，鎵擴散系數和固溶度居中的特點，可在硅的表面形成高濃度的硼摻雜區，體內形成鎵鋁雜質的相對平滑的緩變雜質濃度分布區，最終形成緩變型的濃度分布。這種雜質濃度分布結構可以用硼鎵鋁在硅晶圓中長時間的高溫擴散來完成。然后去除熱擴散摻雜過程中形成的硅晶圓表面氧化層，接著將其(稱為A片)與另一片未經P型摻雜的初始硅晶圓(稱為B片)進行高溫熱氧化，在硅晶圓正表面制備一薄層高質量的熱氧化層。之后，將A片翻轉過來與B片基底鍵合，最后經過磨片與拋光制作成所需要的BPLSOI晶圓。BPLSOI材料制備方法初探對于SOI橫向高壓功率器件，90研究了硼鎵鋁在高溫長時間擴散下的雜質濃度分布規律，建立了濃度分布模型：1100℃硼鋁鎵高溫擴散的雜質濃度分布總圖研究了硼鎵鋁在高溫長時間擴散下的雜質濃度分布規律，建立了濃度91VGRFSOILIGBT閂鎖效應建模與仿真驗證

VGRFSOILIGBT器件結構的TCAD工藝仿真結果式(8.7)-(8.13)為所建立的閂鎖電流模型VGRFSOILIGBT閂鎖效應建模與仿真驗證VG92(a)完整伏安特性曲線(b)snap-back局部放大零柵源電壓下VGSOILIGBT伏安特性的TCAD仿真結果(a)完整伏安特性曲線93近臨界閂鎖態閂鎖電流密度二維分布近臨界閂鎖態被觸發導通

近臨界閂鎖態閂鎖電流密度二維分布94TheproposedBPLSOILIGBTBuriedPLayerForwardblockcharacteristicsimprovedAnti-ESDdesignAlleviatetheeffectofself-heatingTheproposedBPLSOILIGBTBuri95BPLSOILIGBTBPLSOILIGBT962DdistributionofimpactionizationrateinforwardbreakdownstateEllipseregionImpactionizationcenter2Ddistributionofimpactioni972DdistributionsofelectricfieldandbreakdowncurrentinforwardbreakdownstateEllipseregionelectricpeakpositionTheyellowellipseregionthecriticalbreakdownelectricfieldisthelowest2Ddistributionsofelectricf982Dpotentialdistribution

inforwardbreakdownstate2Dpotentialdistributioninf99Lateralpotentialdistribution

atdifferentverticalposition

inforwardbreakdownstateVerticalpotentialdistribution

atdifferentlateralposition

inforwardbreakdownstateLateralpotentialdistribution100ThermalSimulationResultsInfluenceofSithicknessonthermalresistanceThermalSimulationResultsInfl101InfluenceofBOXthickness

onthermalresistanceInfluenceofBOXthicknesson102RFSOILDMOS電路建模SOILDMOS基于物理的分支緊湊電路模型RFSOILDMOS電路建模SOILDMOS基于物理103SOILDMOS甲乙類功放電路設計SOILDMOS甲乙類功放電路設計104功率半導體器件物理與工藝研究課件105超高壓FR超高壓FR106W1W2S1S2Vr101096101132510613851111450極大116139512113201011111420106111136015109610613801111450極大1161400121132020109610613801111455極大1161410121134020159610613801111455極大11614121211350W1W2S1S2Vr10109610113251061385107擊穿電壓擊穿電壓108通態特性通態特性109關斷特性關斷特性110謝謝！謝謝！111功率半導體器件、物理與工藝研究/項目負責人：張海鵬，

起止年月：1998年01月至今功率半導體器件、物理與工藝研究/112獲得知識產權授權發明專利授權實用新型專利軟件著作權獲得知識產權授權發明專利113授權發明專利授權發明專利114授權發明專利授權發明專利115授權發明專利授權發明專利116授權發明專利授權發明專利117授權發明專利授權發明專利118授權發明專利授權發明專利119授權發明專利授權發明專利120授權實用新型專利授權實用新型專利121授權實用新型專利授權實用新型專利122授權實用新型專利授權實用新型專利123軟件著作權軟件著作權124獲獎獲獎125SOILDMOS/LIGBT研究

——項目經歷國基重點項目：高溫微電子器件與電路（）國基面上項目：新結構SOILIGBT器件的基礎研究（）863計劃：深海磁力儀關鍵技術研究863計劃：深海長距離大功率能源與圖像信息混合傳輸技術研究省基面上項目“SOILIGBT減薄漂移區表面微結構的雙極載流子復合壽命(y104599)浙江省科技計劃面上工業項目：集成抗ESDRFSOILIGBT研制(2009C31004)等等SOILDMOS/LIGBT研究

——項目經歷國基重點項目126主要內容DRT-MCTFSOILIGBT器件SOILDMOS/LIGBTwithATGFPTDESDRobustnessofaNovelAnti-ESDTGFPTDSOILDMOS抗ESDSOILIGBT器件的研究UnitedGauss-Pearson-IVDistributionBPLSOILDMOS新結構及其正向阻斷特性BPLSOI材料制備方法初探VGRFSOILIGBT閂鎖效應建模與仿真驗證

RFSOILDMOS電路建模超高壓FR主要內容DRT-MCTFSOILIGBT器件127DRT-MCTFSOILIGBT器件?版圖截面圖?DRT-MCTFSOILIGBT器件?版圖截面圖?128DRT-MCTFSOILIGBT器件截止態器件內靜電壓的高溫特性曲線截止態泄漏電流高溫特性DRT-MCTFSOILIGBT器件截止態器件內靜電壓的129SOILDMOS/LIGBTwithATGFPTDVerticalgateandfieldplateFieldstopLateralbreakdownMiddlesourceHangzhouDianziUniversity,Email:SOILDMOS/LIGBTwithATGFPTDV130ConventionalSOILDMOS

LateralChannelCurrentflowcrowdVerticalbreakdownShortchannelHangzhouDianziUniversity,Email:ConventionalSOILDMOSLateral131ProcesssimulationwithSilvacoTCADSOIwaferDopingforn-bufferregionFormationoftrenchgateP-Asimplantationintodrainregionp-wellimplantationp+contactimplantationAsimplantationinton+sourceregionmetaldepositionandback-etchingHangzhouDianziUniversity,Email:ProcesssimulationwithSilvac132SOIwaferHangzhouDianziUniversity,Email:SOIwaferHangzhouDianziUnive133Dopingforn-bufferregionSTITEOSspin-coatingEtchingPhosphorusionsimplantationAnnealingHangzhouDianziUniversity,Email:Dopingforn-bufferregionSTIH134FormationoftrenchgateDTIOxidation-etchingGateoxidationPoly-SidepositionCMPOxidedepositionLithographyPionsimplantationHangzhouDianziUniversity,Email:FormationoftrenchgateDTIHan135P-Asimplantationinton+drainregionPimplantationAnnealingAsimplantationAnnealingHangzhouDianziUniversity,Email:P-Asimplantationinton+drai136P-wellimplantationLithographyBimplantationStripphotoresist15keV20keVHangzhouDianziUniversity,Email:P-wellimplantationLithography137p+contactimplantationLithographyBimplantationStripphotoresist1e17,40,RTA5e15,50,——HangzhouDianziUniversity,Email:p+contactimplantationLithogr138Asimplantationinton+sourceregionLithographyAsimplantationStripphotoresist40keV120keVHangzhouDianziUniversity,Email:Asimplantationinton+source139Metaldepositionandback-etchingOxidedepositionLithographyTidepositionAldepositionBack-etchingofAlandTiHangzhouDianziUniversity,Email:Metaldepositionandback-etch140FormerId-VdcurvesFormerstaticresistorcurvesHangzhouDianziUniversity,Email:FormerId-VdcurvesFormerstat141ProcesssimulationwithSilvacoTCAD

forSOILIGBTwithTGFPTDSOIwaferDopingforn-bufferregionFormationoftrenchgateFormationoftrenchdrainwithSTIBimplantationintoanoderegionP-Asimplantationintoshortedanoderegionp-wellimplantationp+contactimplantationAsimplantationinton+sourceregionmetaldepositionandback-etchingHangzhouDianziUniversity,Email:ProcesssimulationwithSilvac142SOIwaferHangzhouDianziUniversity,Email:SOIwaferHangzhouDianziUnive143Dopingforn-bufferregionLithographyPions5e13，160keVStriping&rinsingAnnealingEtchingoxideHangzhouDianziUniversity,Email:Dopingforn-bufferregionLith144LithographyDTI（SSRIE）Striping&rinsingWetOxidationEtchingRinsingFormationoftrenchgateHangzhouDianziUniversity,Email:LithographyFormationoftrench145GatedryoxidationtOX=40nmRedistributionContinued…HangzhouDianziUniversity,Email:GatedryoxidationContinued…Ha146Poly-SidepositionStepbystepetchingCMPContinued…HangzhouDianziUniversity,Email:Poly-SidepositionContinued…Ha147FieldoxidedepositionLithographyPionsimplantation1.0e16,100kStripingphoto-resistAnnealing30min,950℃Continued…HangzhouDianziUniversity,Email:FieldoxidedepositionContinue148BimplantationintoanoderegionLithographyTwiceBionsimplantation1e14/5e16cm-2,30/50keVStripingphoto-resistSTI（SSRIE）HangzhouDianziUniversity,Email:Bimplantationintoanoderegi149P-Asimplantationinton+drainregionlithographyPimplantationAnnealingAsimplantationStripingphoto-resistAnnealingHangzhouDianziUniversity,Email:P-Asimplantationinton+drai150P-wellimplantationLithographyBimplantation1e14cm-230keVStripphoto-resistHangzhouDianziUniversity,Email:P-wellimplantationLithography151p+contactimplantationLithographyBimplantation5e16cm-2,50keVStripphoto-resistRTAHangzhouDianziUniversity,Email:p+contactimplantationLithogr152Asimplantationinton+sourceregionLithographyAsimplantation1e16cm-2120keVStripphotoresistRTA@950℃HangzhouDianziUniversity,Email:Asimplantationinton+source153SOILIGBTwithATGFPTDSOILIGBTwithATGFPTD154TransfercharacteristicTransfercharacteristic155ESDRobustnessofaNovel

Anti-ESDTGFPTDSOILDMOSESDRobustnessofaNovel

Ant156HBMcircuitHBMcircuit157PossitiveESDCharacteristicPossitiveESDCharacteristic1582Dtotalcurrentdistributionofanti-ESDTGFPTDSOILDMOSatapositiveESVstimulusat2ns2Dtotalcurrentdistributionofanti-ESDTGFPTDSOILDMOSatapositiveESVstimulusat20ns2Dtotalcurrentdistribution1592Dtotalcurrentdistributionofanti-ESDTGFPTDSOILDMOSatapositiveESVstimulusat300ns2Dtotalcurrentdistributionofanti-ESDTGFPTDSOILDMOSatapositiveESVstimulusat0.8s2Dtotalcurrentdistribution1602Dtotalcurrentdistributionofanti-ESDTGFPTDSOILDMOSatapositiveESVstimulusat1.0s.2Dtotalcurrentdistribution161NegativeESDCharacteristicNegativeESDCharacteristic1622DholeESDcurrentdistributionoftheproposedanti-ESDTGFPTDSOILDMOSattimeof10ns2DelectronESDcurrentdistributionoftheproposedanti-ESDTGFPTDSOILDMOSattimeof10ns2DholeESDcurrentdistributi1632DholeESDcurrentdistributionoftheproposedanti-ESDTGFPTDSOILDMOSattimeof500ns2DholeESDcurrentdistributionoftheproposedanti-ESDTGFPTDSOILDMOSattimeof500ns2DholeESDcurrentdistributi1642DtotalESDcurrentdistributionoftheproposed

anti-ESDTGFPTDSOILDMOSattimeof1.0us2DtotalESDcurrentdistribut165抗ESDSOILIGBT器件的研究抗ESDSOILIGBT器件的研究166伏安特性伏安特性167擊穿特性擊穿特性168閂鎖特性斷態 通態閂鎖特性斷態 通態169改進結構之一改進結構之一170工藝設計、虛擬制造與器件仿真工藝仿真工具工藝流程設計及仿真仿真結果分析工藝設計、虛擬制造與器件仿真工藝仿真工具171工藝流程設計及仿真頂層硅膜BOX硅襯底SOI材料結構初始化膜厚1.4m濃度埋氧層1.25m工藝流程設計及仿真頂層硅膜BOX硅襯底SOI材料結構初始化172STI形成硅島(a)氧化、氮化、旋涂光刻膠(b)曝光、RIE刻蝕(c)去除光刻膠，熱氧化(d)HDPCVD二氧化硅(e)CMP900℃，10nmLPCVD,80nm1100℃10nmSTI形成硅島(a)氧化、氮化、旋涂光刻膠(b)曝光173緩沖區初始摻雜

緩沖區濃度分布涂膠1.5m、光刻注磷:劑量能量120keV去膠、去氮化層、去表面氧化層退火：1100℃

氮氣氣氛

40min緩沖區初始摻雜緩沖區濃度分布涂膠1.5m、光刻174P-well摻雜涂膠、光刻注硼：劑量能量120keV去膠退火：1000℃25minP-Well摻雜分布P-well摻雜涂膠、光刻P-Well摻雜分布175P+陽極區和P-Well歐姆接觸區摻雜

涂膠、光刻注硼：劑量能量40keV去膠RTAP+陽極區和P-Well歐姆接觸區摻雜分布P+陽極區和P-Well歐姆接觸區摻雜涂膠、光刻P+陽極176場氧形成去氧化層淀積氧化層涂膠光刻刻蝕裸漏氧化層去膠

場氧形成場氧形成去氧化層場氧形成177柵氧的形成與閾值電壓調整注入1000℃干氧氧化載3%HCl，40nm注硼：劑量能量20keV

斜角7o

柵氧的形成與閾值電壓調整注入柵氧的形成與閾值電壓調整注入1000℃干氧氧化柵氧的形178多晶硅淀積LPCVD0.2m涂膠光刻刻蝕氧化層

多晶硅淀積多晶硅淀積LPCVD多晶硅淀積179N+陰極區和多晶硅摻雜涂膠光刻注砷：劑量能量50keVRTAN+陰極區和多晶硅摻雜N+陰極區和多晶硅摻雜涂膠N+陰極區和多晶硅摻雜180形成接觸孔涂膠光刻刻蝕多晶硅去膠淀積氧化硅涂膠光刻刻蝕氧化硅去膠

形成接觸孔形成接觸孔涂膠形成接觸孔181金屬淀積與反刻淀積鈦，50nm鈦硅化：600℃，1min腐蝕鈦淀積鋁，500nm涂膠光刻刻蝕鋁

金屬淀積與反刻金屬淀積與反刻淀積鈦，50nm金屬淀積與反刻182仿真結果分析圖53器件表面橫向凈摻雜濃度分布

橫坐標為1.8m處的縱向摻雜分布電學參數目標值仿真值閾值電壓1.0～2.0V1.5V擊穿電壓≥100V122.4V通態電流密度≥90A/cm26200A/cm2抗ESD鉗位電壓10～20V11.05V通態壓降≤5V2V通態閂鎖電壓(柵壓3.0V)≥20V57V表3SOILIGBT電學參數仿真結果仿真結果分析圖53器件表面橫向凈摻雜濃度分布橫坐標為183集成抗ESDSOILIGBT版圖設計方法

器件單元版圖設計布局布線版圖優化版圖后仿真集成抗ESDSOILIGBT版圖設計方法器件單元版圖設184器件單元版圖設計0.5mBCD工藝版圖設計規則版圖層次定義版圖設計方法設定版圖設計環境參照預仿真的器件結構，遵循上述版圖設計規則，依次設計不同層次和區域的版圖ekjSOILIGBT器件單元版圖總圖器件單元版圖設計0.5mBCD工藝版圖設計規則ekjS185布局布線

管芯整體布局布線圖器件單元的個數為1221個通態電流可達2.56A改進后1188個2.5A個

布局布線管芯整體布局布線圖器件單元的個數為1221個個186版圖優化SOILIGBT器件單元梯形版圖

梯形器件單元版圖的整體布局版圖優化SOILIGBT器件單元梯形版圖梯形器件單187版圖后仿真

前仿真與后仿真輸出特性對比閂鎖曲線對比圖

關斷特性對比版圖后仿真前仿真與后仿真輸出特性對比閂鎖曲線對比圖188UnitedGauss-Pearson-IVDistributionUnitedGauss-Pearson-IVDistri189功率半導體器件物理與工藝研究課件190UnitedGauss-Pearson-IVDistributionModelUnitedGauss-Pearson-IVDistri191UnitedGauss-Pearson-IVDistributionUnitedGauss-Pearson-IVDistri192

RelatedparametersRelatedparameters193功率半導體器件物理與工藝研究課件194BPLSOILDMOSBPLSOILDMOS195BPLSOILDMOS新結構及其正向阻斷特性圖62BPLSOILDMOS器件截面結構思想圖63工藝仿真BPLSOILDMOS器件截面結構圖64工藝仿真常規SOILDMOS器件截面結構圖65正向阻斷特性曲線仿真結果BPLSOILDMOS新結構及其正向阻斷特性圖62BP196常規SOILDMOS器件擊穿態二維電場分布BPLSOILDMOS器件擊穿態二維電場分布高壓版本常規SOILDMOS器件擊穿態二維電場分布BPLSO197一種新型低通態電阻的雙槽柵SOILDMOS

一種新型低通態電阻的雙槽柵SOILDMOS198電場分布橫向縱向溫度場分布漏極電流與熱特性比較電場分布橫向縱向溫度場分布漏極電流與熱特性比較199

BPLSOILIGBT新結構及其正向阻斷特性

擊穿狀態二維電場分布與擊穿電流矢量分布擊穿特性TCAD仿真結果器件截面結構TCAD工藝仿真結果集成抗ESDBPLSOILIGBT器件思想BPLSOILIGBT新結構及其正向阻斷特性