基于浮空区技术的功率器件的研究

论文摘要

智能功率集成电路在当今这个呼吁节能环保的社会中发挥着不可替代的作用。本文重点分析和讨论的是功率集成电路的工艺和功率器件。首先,本文回顾了功率集成电路的基本工艺概况和发展,分析了各代BCD工艺的特点以及功率器件的各种集成方法,并基于与CMOS兼容的b13工艺,对具有更小比导通电阻的SPIC工艺进行了探索,给出了仿真验证的结果。接着,本文另讨论了基于浮空区技术的功率器件。作者首先对具有浮空P区的与开关电源集成的低压电源进行了分析,着重分析了它不能二次充电的问题,随后,作者提出了一种基于浮空栅的低压电源,并通过仿真证实了它能够实现预想的功能。最后,作者将浮空的低压电源技术引入到Trench MOSFET中去,提出了一种具有自偏置分裂栅的深槽Trench MOSFET,使其不仅开关速度快,而且比导通电阻低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 功率电子技术简介
• 1.2 功率集成电路简介
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 SPIC工艺的发展及与CMOS兼容的工艺的探索
• 2.1 BCD工艺发展及其相关功率器件集成技术
• 2.1.1 第一代BCD工艺（BCD-I）
• 2.1.2 第二代BCD工艺（BCD-II）
• 2.1.3 BCD OFF-LINE
• 2.1.4 BCD工艺所集成的DMOS
• 2.2 与CMOS兼容613 工艺简介
• 2.2.1 613 工艺流程简述
• 2.2.2 613 工艺中LDMOS的集成方式
• 2.3 具有更小比导通电阻的SPIC的新工艺探索
• 2.3.1 异位补偿
• 2.3.2 基于N衬底的新工艺探索
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于浮空区技术的开关电源芯片中的低压电源及其分析
• 3.1 低压电源的基本背景
• 3.2 传统的离线式开关电源拓扑及高压电流源的实现方式
• 3.2.1 以电阻作为芯片启动充电路径的开关电源
• 3.2.2 以增强型MOSFET作为芯片启动充电路径的开关电源
• 3.2.3 以JFET作为芯片启动充电路径的开关电源
• 3.2.4 将用于启动充电路径的JFET器件和开关管制作在一起的开关电源
• 3.2.5 一个开关芯片实例
• 3.3 基于浮空环技术的高压电流源
• 3.3.1 浮空场限环
• 3.3.2 基于浮空场限环的低压电源
• 3.3.3 一种基于浮空P区的低压电源
• 3.3.4 基于浮空栅极结构的无控制的低压电源
• 3.4 本章小节
• 第四章 一种基于自偏置分裂栅的高速槽栅MOSFET
• 4.1 功率 MOSFET的发展
• 4.1.1 传统的Trench MOSFET
• 4.1.2 深槽 Trench MOSFET
• 4.1.3 槽栅底部具有厚氧的Trench MOSFET
• 4.1.4 W型槽栅结构
• 4.1.5 具有纵向RESURF结构的Trench MOSFET
• 4.1.6 具有分裂栅及纵向RESURF结构的Trench MOSFET
• 4.2 本文提出的基于自偏置分裂栅的深槽MOSFET
• 4.2.1 基本结构
• 4.2.2 比导通电阻
• 4.2.3 击穿电压
• 4.2.4 栅电荷
• 4.2.6 器件总体特性
• 4.3 本章小节
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果