TCAD优化LDMOS击穿电压：参数研究与提升策略

"这篇论文研究了如何利用TCAD软件优化LDMOS（Lateral Double-Diffused MOS）的参数以提升其源漏击穿电压。作者陆鑫通过TCAD技术计算机辅助设计工具，针对一个参考LDMOS器件，对结构、尺寸、位置等多个参数进行了优化。目标是在保持器件的工艺兼容性，如衬底浓度、源漏掺杂浓度和扩散时间不变的情况下，利用RESURF理论提升击穿电压。文章讨论了外延层厚度、浓度、P-top（场限环）以及场极板结构对击穿电压的影响。优化后，源漏击穿电压从700多伏特提升到1200伏特以上。该研究对BCD工艺中的LDMOS设计具有指导意义，旨在在不影响与CMOS工艺共用的工艺流程下提高其性能。" 详细知识点: 1. **TCAD软件**: TCAD（Technology Computer Aided Design）是一种技术计算机辅助设计工具，用于模拟半导体器件的物理行为和工艺流程。在本研究中，TCAD被用来模拟和优化LDMOS的结构和参数，以提升其性能。 2. **LDMOS器件**: LDMOS是通过双重扩散工艺制造的MOSFET，其沟道由两次不同扩散浓度的扩散区域形成。这种设计可以解决短沟道效应和耐压问题，适用于功率器件应用。 3. **BCD工艺**: BCD（Bipolar-CMOS-DMOS）工艺结合了双极、CMOS和DMOS技术，用于实现高性能、低功耗的混合信号集成电路。LDMOS在BCD工艺中的优化对于功率管理和控制电路至关重要。 4. **击穿电压**: 击穿电压是衡量半导体器件耐压能力的重要指标，指的是器件能够承受的最大电压，超过这个电压会导致电流突然增加，可能导致器件损坏。在LDMOS中，提高击穿电压意味着增强其承受高电压的能力，使其适用于高压应用。 5. **RESURF理论**: REDUCED Surface Field（RESURF）理论是一种优化LDMOS击穿电压的设计方法，通过在器件表面设置耗尽层（如薄外延层），降低表面电场强度，从而提高器件的耐压特性。 6. **参数优化**: 优化的参数包括外延层的厚度和浓度，P-top（场限环）结构以及场极板的设计。这些参数的调整直接影响LDMOS的电场分布，从而影响其击穿电压。 7. **工艺兼容性**: 在优化过程中，必须保持与CMOS工艺的兼容性，这意味着不能改变衬底浓度、源漏掺杂浓度和扩散时间等关键工艺参数，以确保整个集成电路的制造流程不受影响。 8. **LDMOS的优势**: LDMOS因其源、漏、栅电极都在表面，易于与其它工艺集成，同时通过Resurf设计，能实现更高的击穿电压，优于垂直型VDMOS，适合于高电压应用。 9. **功率MOS器件**: 功率MOS器件包括VMOS、UMOS、CoolMOS等，LDMOS是其中的重要类型，主要用于功率转换和控制。 这篇论文展示了如何通过TCAD软件在不破坏BCD工艺兼容性的前提下，优化LDMOS结构参数，有效提升其击穿电压，这对于功率半导体器件的设计和改进具有重要的实践价值。