基于厚膜SOI平臺(tái)的FRD優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、近些年來，采用介質(zhì)隔離技術(shù)的單芯片智能功率模塊（Intelligent Power Modular,IPM）得到了越來越多的關(guān)注。通過將高壓功率器件與各類高、低壓電路，如邏輯控制電路、保護(hù)電路、高壓輸出電路集成到一塊芯片上，可以有效降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)可靠性。在單芯片IPM中，快恢復(fù)二極管(Fast Recovery Diode，F(xiàn)RD)作為續(xù)流二極管和自舉二極管使用，其性能對(duì)于整個(gè)IPM有著重要的影響。目前，對(duì)于厚膜絕緣體上硅(si

2、licon on insulator,SOI)工藝上的FRD的研究主要集中于耐壓技術(shù)的改進(jìn)，而較少關(guān)注動(dòng)態(tài)特性的改善，因此，迫切需要對(duì)厚膜SOI-FRD的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行優(yōu)化，這對(duì)高性能FRD及單芯片IPM的研制具有重要意義。
　　本文從FRD在單芯片IPM中的應(yīng)用需求出發(fā)，對(duì)器件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)，并對(duì)器件的擊穿電壓與動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了深入探討。在器件基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，本文分別對(duì)器件的橫向和縱向耐壓以及動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，

3、根據(jù)設(shè)計(jì)理論并結(jié)合仿真，對(duì)器件基本二維PiN結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并確定了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后對(duì)FRD的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，提出一種改進(jìn)的FRD結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于將傳統(tǒng)PiN結(jié)構(gòu)陽極的P阱分為多個(gè)獨(dú)立的島狀結(jié)構(gòu)，在相鄰P阱之間引入肖特基接觸，并在陽極額外增加P+島狀區(qū)域以增加載流子的大注入，彌補(bǔ)引入肖特基區(qū)造成的載流子注入效率的降低，從而在較低的正向壓降下獲得較好的反向恢復(fù)特性。在器件版圖設(shè)計(jì)方面，本文對(duì)FRD版圖中存在的高壓互連線區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)