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横向变掺杂SOI横向功率器件工艺设计和击穿特性仿真

发布时间:2014-07-01
  SOI功率器件因其优异的性能在功率集成电路和单片功率系统中具有广泛一应用前景,在薄硅层衬底上,采用横向变掺杂技术是一种提高功率器件击穿电压的有效方法,但如何制备这种特殊的掺杂分布是制备该器件关键和难点。本实验为解决这一难题提供了思路。本实验综合运用自主研发的掩模版图形优化程序、商用的半导体工艺仿真软件、器件仿真软件和版图设计软件,完成了该器件结构的设计优化、虚拟制造和虚拟测试。可以起到巩固专业知识、追踪学科前沿、开拓学生思维的重要作用。

实验过程
步骤一:在自制的版图优化工具中输入结构参数和工艺条件,对掩模版参数进行优化,并将结果生成掩模版文件供工艺仿真软件调用;
步骤二:编写击穿特性模拟的程序,运行二维半导体器件仿真软件TSUPREM4,调用掩模版文件,完成横向线性掺杂的工艺模拟,包括氧化层淀积、窗口刻蚀、磷离子注入和高温退火。然后将模拟结果输出币呢和自制优化工具的结果比较,进行正确性研制;
步骤三:在确认横向线性掺杂实现后,完成功率器件后续工艺的模拟与仿真,包括P-well制作、场氧氧化、栅氧制作和多晶硅淀积与图形化、源漏注入、接触孔制作、金属淀积与图形化等步骤,并将结果生成可供器件仿真工具调用的输出文件;
步骤四:编写击穿特性模拟的程序,运行二维器件仿真工具MEDICI,完成击穿特性模拟,并从输出的IV曲线上读出击穿电压;
步骤五:运行可视化工具Tecplot,对模拟结果进行图形化,分析器件内部的电场分布和电势分布,探讨该器件的工作机理。

功能和效果

  本项目的功能是通过综合运用版图优化工具(自制)、二维工艺仿真工具和二维器件仿真工具,完成横向变掺杂SOI功率器件的工艺和器件模拟,研究不同掺杂分布对器件击穿特性的影响功率。本实验项目巩固了《半导体物理》、《半导体器件物理》、《集成电路工艺设计》、《集成电路版图设计》、《功率半导体器件》、《微电子器件设计》等六门课程的相关内容,共涉及知识点16个。此外,本实验项目来源与国家级科研课题,体现了半导体器件技术,尤其是功率器件技术的最新发展前沿,可以使学生了解微电子专业领域的最新研究进展,不但开拓了视野,而且激发了学生对专业的兴趣。


实验视频