УДК 621.3.049.77.002
КОРОЛЕВ М.А., КРАСЮКОВ А.Ю.,
LDMOS транзистора, между сильнолегированным контактом к стоку и
ТИХОНОВ Р.Д.
затвором введена слаболегированная область (пинч-резистор), на которой
падает все прикладываемое к стоку напряжение.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАНАРНЫХ
Выбор
оптимальной
конструкции
транзистора,
имеющего
СИЛОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ НА ОСНОВЕ КМОП ТЕХНОЛОГИИ С
пробивное напряжение более 1000 В, проводился на основе
ВЫСОКИМ ПРОБИВНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ И МАЛЫМИ
математического моделирования структуры с использованием приборно-
ГЛУБИНАМИ ЗАЛЕГАНИЯ p-n ПЕРЕХОДОВ
технологической САПР ISE TCAD. Распределения примеси задавалось как

аналитически, так и с использованием результатов моделирования
Московский Государственный Институт Электронной Техники
технологического процесса. Оценка пробивного напряжения проводилась
(Технический Университет),
по результатам решения уравнения Пуассона (Пуассон-анализ) и
124498, Москва, МИЭТ-ТУ
вычисления
ионизационных
интегралов
на
основе
полученных

распределений потенциала и электрического поля в двухмерном случае.
При
разработке
силовых
интегральных
схем
возникает
Расчет показал, что пробой транзистора идет у поверхности в
необходимость получения высоких пробивных напряжений ключа в
области максимальной кривизны сильнолегированного контакта к стоку.
закрытом состоянии. Использование вертикальных конструкций силовых
Возможное решение проблемы - снижение кривизны за счет введения
DМОS и IGBT транзисторов позволяет достичь напряжений пробоя до
дополнительной глубокой области стока. Область формируется длительной
1700 В. Вертикальная конструкция дает возможность получать
высокотемпературной обработкой пластины после имплантации примеси
оптимальное распределение потенциала и электрического поля, близких к
(разгонкой). Однако расчет показывает, что, для получения пробивного
параметрам плоскопараллельного p-n перехода, в котором достигаются
напряжения порядка 1000 В, требуется глубина залегания стокового
максимально возможные значения пробивных напряжений. Однако такие
перехода более 40 мкм и время термообработки - более 250 часов, что
приборы имеют неизолированную структуру и могут изготавливаться
практически нереализуемо.
только как дискретные элементы. Кроме того, технологический процесс
Для устранения этого недостатка рассмотрена возможность
формирования вертикальных транзисторов использует эпитаксиальные
использования метода повышения напряжения пробоя, основанного на
слои большой толщины, что значительно увеличивает стоимость их
удалении травлением области стока с максимальной кривизной
изготовления.
распределения примеси. Следует отметить, что данный метод
В
настоящее
время
большое
распространение
получили
использовался для получения напряжения пробоя p+-n перехода до 500 В
интеллектуальные силовые интегральные схемы, содержащие на одном
при глубине залегания и величине вытравливания 100 и 60 мкм
кристалле силовой ключ, схемы защиты и управления ключом. Для
соответственно. Расчет показывает, что применение метода травления
создания интеллектуальной силовой схемы требуется использование
совместно и использование расширенного электрода стока позволяет
планарной технологии. Cуществующие планарные (Lateral) модификации
достичь следующие значения напряжения пробоя планарного силового
вертикальных структур LDМОS и LIGBT также используют глубокие
nМОП транзистора с пинч-резистором:
эпитаксиальные слои для получения высоких пробивных напряжений.
- 1000
В, при глубине залегания стокового перехода XjC = 4 мкм
Большой интерес представляет возможность использования
- 4000
В, при XjC = 10 мкм.
стандартного КМОП процесса (без формирования эпитаксиальных слоев)
Технологически для формирования слаболегированной области
для создания не только низковольтных схем управления, но и силового
глубиной 10 мкм требуется время разгонки менее 20 часов, что вполне
транзистора с высоким пробивным напряжением.
допустимо в реальном технологическом процессе.
В работе рассматривается возможность получения планарных
силовых транзисторов, изготавливаемых по технологии с пинч-резистором
и имеющих пробивные напряжения более 1000 В с относительно малыми
глубинами залегания p-n переходов (менее 10 мкм). Конструкция
рассматриваемого прибора близка к LDD: аналогично дрейфовой области