автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания мощных ДМОП-транзисторов с оптимальной площадью при помощи средств приборно-технологического моделирования

На правах рукописи

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СОЗДАНИЯ МОЩНЫХ ДМОП-ТРАНЗИСТОРОВ С ОПТИМАЛЬНОЙ ПЛОЩАДЬЮ ПРИ ПОМОЩИ СРЕДСТВ ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

Специальность 05 27 01 -твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 20

0031Т340В

003173406

Работа выполнена на кафедре Интегральной электроники и микросистем

Московского государственного института электронной техники (Технического университета)

Научный руководитель

д т н, профессор Королев М А

Официальные оппоненты

д т н , профессор Петросянц К О к т н Поломошнов С А

Ведущая организация

ОАО «НИИМЭ и завод «Микрон»

Защита диссертации состоится "_"_2007 г , в часов на

заседании диссертационного Совета Д 212 134 01 при Московском государственном институте электронной техники по адресу 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д 5

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МИЭТ

Автореферат разослан "_"_2007 года

Ученый секретарь диссертационного доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Одним из перспективных направлений современной силовой полупроводниковой электроники являются интеллектуальные силовые схемы Среди широкого перечня подобных приборов можно выделить следующие основные группы

1 Силовые ключи с одной или несколькими встроенными системами защиты Для управления данными приборами требуется применение внешнего драйвера Эти ключи, называемые также самозащищенными, обеспечивают защиту от перенапряжений, токовых перегрузок и температурных воздействий

2 Силовые ключи с интегрированными функциями защиты и управления. Данные приборы получили название силовых интегральных схем и, как правило, разрабатываются для конкретной области применения, например в ключевых источниках электропитания или схемах управления электродвигателями на мощности до единиц киловатт

3 Силовые интеллектуальные модули IPM (Intelligent Power Modules) Данные схемы строятся на базе биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ) для применения в преобразователях на десятки и сотни киловатт мощности нагрузки

Интеллектуальные схемы находят широкое применение в системах автоматики и управления индустриальной и бытовой электроники

В интеллектуальных силовых интегральных схемах возникает ряд проблем, в частности проблема совместимости технологий изготовления мощных и низковольтных элементов схемы, а также необходимость обеспечения изоляции между ними Мощные элементы реализуются, как правило, в виде ДМОП-транзисторов (МОП-трназисторы изготовленные методом двойной диффузии), а интеллектуальная часть схемы выполняется на основе планарных КМОП-транзисторов Совмещенная технология изготовления этих элементов удорожает производство и приводит к существенному влиянию силовых элементов на функционирование маломощных приборов. Также существующие планарные мощные МОП-транзисторы имеют недостаточное для ряда применений пробивное напряжение Поэтому изготовление мощных ДМОП-транзисторов ведется на отдельном кристалле, что значительно повышает напряжение пробоя прибора и увеличивает ток

Однако с увеличением пробивного напряжения возрастает сопротивление Одним из возможных технических решений уменьшения сопротивления является использование структуры с множеством параллельных ячеек, что приводит к возрастанию площади транзистора А это в свою очередь ведет к снижению быстродействия и повышению стоимости кристалла Для решения данной проблемы необходимо провести исследование и разработку мощных ДМОП-транзисторов, обладающих заданными электрическими характеристиками (пробивное напряжение и сопротивление) и минимальной площадью

Самым эффективным методом исследования мощных ДМОП-транзисторов является приборно-технологическое моделирование, которое позволяет без существенных затрат на изготовление исследовать влияние конструктивно-технологических особенностей на характеристики прибора Для этого необходимо разработать методику моделирования ДМОП-транзистора

Цель работы Целью данной работы является исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания мощных ДМОП-транзисторов с оптимальной площадью при помощи средств приборно-технологического моделирования

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих научно-технических задач

1 Провести анализ исследуемых приборных структур как объектов приборно-технологического моделирования

2 Проанализировать факторы, влияющие на основные параметры ДМОП-транзистора

3 Разработать методики расчета охранной области ДМОП-транзистора при помощи приборно-технологического моделирования

4 Разработать методики приборно-технологического моделирования применительно к структурам мощных вертикальных ДМОП-транзисторов

Научная новизна

1 Разработана вычислительная модель мощного ДМОП-транзистора, позволяющая получить оптимальную площадь прибора при заданных электрических характеристиках (пробивное напряжение и сопротивление)

2 Получены и объяснены зависимости лавинного пробоя охранной области от параметров структуры с кольцами Установлено, что зависимость лавинного пробоя от расстояния между кольцами имеет максимум При увеличении числа колец пробивное напряжение растет и стремится к напряжению пробоя плоского перехода, но не достигает его

3 Разработана методика расчета охранной области высоковольтного ДМОП-транзистора, применимая ко всем приборам данного типа

Практическая значимость работы

1 Разработана методика математического приборно-технологического моделирования, позволяющая провести оптимизацию площади мощных ДМОП - транзисторов

2 Результаты приборно-технологического моделирования позволили внести изменения в топологию и технологический маршрут создания мощного ДМОП - транзистора с заданными электрическими характеристиками (пробивное напряжения и сопротивление) и оптимальной площадью занимаемой прибором

Реализация результатов работы

Результаты работы внедрены в рамках научно-исследовательских работ и в учебном процессе в Московском государственном институте электронной техники (техническом университете)

Методика моделирования мощных ДМОП-транзисторов апробирована при выполнении научно-исследовательских работ в ОАО «НИИМЭ и завод Микрон», г Москва

Представляются к защите

1. Разработанная методика моделирования мощного ДМОП-транзистора с заданными электрическими параметрами и оптимальной площадью

2 Разработанная методика расчета охранной области ДМОП-транзистора

Апробация результатов работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях.

- Двенадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, 2006 г

- VIII международная конференция «актуальные проблемы электронного приборостроения», Новосибирск, 2006 г

Десятая международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2006,

- IV Международная научно-техническая школа-конференция «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения Intermatic-2006», 2006 г

13-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2006", Москва, Зеленоград, 2006 г

14-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2007", Москва, Зеленоград, 2007 г

- Восьмая международная конференция по электронным приборам и материалам "EDM-2007", 2007 г, Эрлагол.

Шестая научно-техническая конференция "Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА", 2007 г, Владимир

- Международная конференция «Микро- и наноэлектроника - 2007» (МНЭ-2007), 2007 г, Липки

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений, содержащих акты об использовании результатов работы, списка использованных источников из 51 наименований

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследования, изложены научная новизна и практическая значимость работы

В первой главе проведен обзор основных направлений развития такого направления силовой электроники как интеллектуальные

силовые схемы Дается определение данного типа схем, определяется их состав и выполняемые функции, а именно управления мощностью, самозащиты ключа и слежения за состоянием нагрузки, взаимодействия с логическими схемами

Показано, что параметры конструкции мощного элемента определяют область применения интеллектуальной силовой схемы Из вышесказанного следует вывод, что мощный элемент является важнейшим элементом интеллектуальной силовой схемы

Проведен анализ требований к мощному элементу схемы При работе в ключевом режиме мощный элемент характеризуется рядом сильно взаимосвязанных между собой параметров сопротивление во включенном состоянии, максимальное напряжение пробоя в закрытом состоянии, быстродействие и занимаемая площадь Максимальная величина напряжения пробоя полупроводникового прибора в частности определяется размером области пространственного заряда перехода Таким образом, минимальные размеры мощного элемента обуславливаются тем, какое максимальное напряжение способен выдерживать мощный прибор В свою очередь, чем больше занимаемая прибором площадь, тем больше паразитные емкости и соответственно меньше быстродействие мощного элемента

Был проведен анализ приборов пригодных для использования в качестве мощного элемента схемы В этом качестве рассматривается такие приборы как тиристоры, биполярные транзисторы, БТИЗ, вертикальные и планарные ДМОП-транзисторы Показано, что

- мощные биполярные транзисторы имеют низкое быстродействие из-за накопления неосновных носителей в базе и требуют больших управляющих токов и сложных схем управления,

- мощные планарные ДМОП-транзисторы используют тонкие эпитаксиальные слои и имеют большее, чем мощные биполярные транзисторы быстродействие Однако сопротивление ДМОП-транзистора во включенном состоянии велико,

- мощные вертикальные ДМОП-транзисторы имеют низкое сопротивление транзистора, но площадь, занимаемая прибором велика,

- мощные ДМОП-транзисторы с вертикальным затвором имеют низкое сопротивление, но пробивное напряжение таких транзисторов не велико,

- транзисторы, изготовленные по технологии СооМОБ, имеют лучшие характеристики по пробивному напряжению и сопротивлению,

но производство таких транзисторов удорожает производство и усложняет технологию изготовления

В результате анализа возможных структур мощных приборов, была выбрана структура вертикального ДМОП-транзистора, технология изготовления, которого наиболее проста

Выбор оптимальной конструкции мощного ДМОП-транзистора с заданными электрическими характеристиками, имеющего оптимальную площадь составляет основную часть данной работы

Было показано, что использование приборно-технологического моделирования при проведении исследования структуры мощного ДМОП-транзистора позволяет существенно уменьшить число варьируемых в эксперименте параметров При этом необходимо выбрать инструмент и разработать методику моделирования, для эффективного проведения расчетной оптимизации структуры мощного ДМОП-транзистора

Проведенный обзор литературы по силовым приборам для интеллектуальной схемы позволил сформулировать основные задачи диссертационной работы, решения которых изложены в последующих главах

В главе 2 рассмотрены существующие программы приборно-технологического моделирования Рассмотрен состав и основные возможности приборно-технологической САПР (ТСАБ) применительно к моделированию мощных приборов Проведен анализ методов определения напряжения пробоя мощного ДМОП-транзистора с использованием ТСАБ При этом возможно использование нескольких приемов

- расчет, построение и анализ ВАХ транзистора Данный метод был использован для расчета пробоя охранной области ДМОП-транзистора Для его реализации необходимо решать уравнение Пуассона совместно с уравнениями непрерывности для электронов и дырок,

- расчет напряжения лавинного пробоя ячейки ДМОП-транзистора на основе решения только уравнения Пуассона и вычисления ионизационных интегралов (Пуассон-анализ) В Пуассон-анализе величина напряжения пробоя не зависит от тока, а определяется распределением электрического поля, которое рассчитывается на основе распределения примеси с помощью уравнения Пуассона Ионизационный интеграл представляет собой соотношение для эффективной скорости ударной ионизации для электронов и дырок, полученное при рассмотрении эффекта лавинного пробоя р-п перехода

Интегрирование идет по ширине ОПЗ Условием пробоя считается равенство ионизационного интеграла единице

Также было показано, что расчет напряжения лавинного пробоя р-п перехода с полевой обкладкой на основе расчета ВАХ и на основе Пуассон-анализа дают практические схожие результаты

Было показано, что для расчета сопротивления транзистора необходимо рассчитывать выходные ВАХ При расчете сопротивления ДМОП-транзистора саморазогрев не учитывался, так как напряжение на стоке было мало и не оказывало влияние на сопротивление Но при больших напряжениях на стоке эффект саморазогрева оказывал значительное влияние Для учета эффекта саморазогрева необходимо использовать не стандартную дрейфово-диффузионную, а термодинамическую модель, которая предполагает, что температура носителей и подложки одинакова и изменяется в результате подачи напряжения

В главе 3 было проведено исследование закономерностей, связывающих пробивное напряжение с конструктивно-технологическими параметрами мощного вертикального ДМОП-транзистора

Показано, что пробивное напряжение ДМОП-транзистора обусловлено пробоем р-п перехода Для анализа влияния конструктивно-технологических параметров на пробивное напряжение ДМОП-транзистора необходимо провести влияние этих параметров на пробой р-п перехода Пробивное напряжение р-п перехода зависит от следующих параметров концентрации по обеим сторонам перехода, кривизны перехода и от заряда на границе раздела БьБЮг Для повышения напряжения пробоя р-п перехода используют различные методы. Основными методами являются метод использования полевой обкладки и метод использования охранных колец или совместное использование полевой обкладки и охранных колец

Показано, что при использовании полевой обкладки наблюдается максимум пробивного напряжения при изменении длины полевой обкладки (толщина окисла остается постоянной, толщина подложки не препятствует распространению ОПЗ) и при изменении толщины окисла (длина полевого электрода остается постоянной, толщина подложки не препятствует распространению ОПЗ) То есть для любой длины полевой обкладки найдется толщина пленки окисла, при которой наблюдается максимум пробивного напряжения и наоборот При наличии и увеличения заряда в оксиде кремния, пробивное напряжения снижается

Значительно на величине пробивного напряжения сказывается значение заряда в оксиде более 10" см"2.

При использовании полевой обкладки значение пробивного напряжения гораздо ниже, чем необходимо в высоковольтных приборах, поэтому для высоковольтных структур используют охранные кольца (рисунок 1), где ШЬг - расстояние между кольцами, XV г - ширина кольца, х^ - глубина залегания р-п перехода, Нер| - толщина эпитаксиальной пленки.

Для понимания того, как влияет охранное кольцо на напряжение пробоя и уменьшения времени расчета достаточно использования программ MDRAW и DESSIS, конечная структура просчитывается в DIOS. Структура составляется в редакторе MDRAW, а затем просчитывается в программе DESSIS. Распределение р+ областей задается распределением Гаусса с боковым уходом равным единице и с концентрацией на поверхности Ю20 см"3, концентрация примеси п-типа равна 1014 см"3, n+ - 1017 см"3, так как концентрация в п+-область велика, ширина ОПЗ будет не велика и п+-область можно не принимать в расчет.

Было рассмотрено два подхода к расчету пробивного напряжения.

Первый подход возьмем структуру с одним кольцом, как показано на рисунке 1 и будем менять расстояние Wbr между основным переходом и охранным кольцом для достижения максимального напряжения пробоя. Видно, что при определенном расстоянии напряжение пробоя будет максимально, данное расположение и будет являться оптимальным Далее добавляем второе кольцо и меняем расстояние между 1 и 2 кольцами, а расстояние между переходом и кольцом сохраняем прежнее И так далее, приходим к тому, что добавление второго кольца незначительно увеличивает пробивное напряжение, а добавление третьего и последующих колец не приводит к увеличению напряжения пробоя Данный эффект объясняется тем что весь приложенный потенциал падает на основном переходе и кольце и при добавлении второго и последующих колец, перераспределение потенциала у основного перехода практически не происходит и пробивается всегда основной переход

Второй подход заключается в том, что расстояние между первым и вторым кольцами после добавления второго кольца, не меняется и остается равным расстоянию между переходом и кольцом, полученному в структуре с одним кольцом Таким образом, меняя расстояние между переходом и вторым кольцом, опять находим оптимум, при котором наблюдается максимум напряжения пробоя И вот при таком подходе мы получаем, что добавление кольца приводит постоянно к повышению пробивного напряжения, и стремится, но не достигает напряжения пробоя плоского перехода И если расстояние оптимально, то напряженность поля будет одинакова у всех переходов

При увеличении глубины залегания перехода, пробивное напряжение будет возрастать, потому что увеличивается кривизна перехода

Из зависимости напряжения пробоя от расстояния между переходом и кольцом для разного количества колец и для различных значений заряда в окисле видно, что с увеличением заряда напряжение пробоя снижается из-за более сильного обогащения приповерхностной области основными носителями заряда Рассмотрим структуру с одним кольцом Из зависимости видно, что при определенном расстоянии между переходом и кольцом, наблюдается максимум пробивного напряжения, назовем данное расстояние оптимальным Если расстояние между переходом и кольцом меньше оптимального, то пробой происходит у кольца и пробивное напряжение снижается Если же расстояние больше оптимального, то пробой происходит у основного перехода и

напряжение пробоя также уменьшается. Из-за перераспределения потенциала во всей структуре с кольцами, происходит увеличение ОПЗ, что ведет к уменьшению и перераспределению поля, а это в свою очередь ведет к увеличению пробивного напряжения.

Напряжение пробоя в структуре с кольцами не изменяется, если толщина эпитаксиальной пленки больше ширины ОПЗ, так как нет ограничения распространению ОПЗ. Ширина ОПЗ при толщине пленки, не ограничивающей ее в структурах с одним, двумя и тремя кольцами равна 56,7 мкм, 62,7 мкм и 65,7 мкм соответственно (заряд в оксиде Nss = 0 см"2).

При увеличении числа колец значение пробивного напряжения возрастает и стремится к значению пробивного напряжения плоского перехода, но не достигает его. Напряжение пробоя плоского р-п перехода равно 796 В, напряжение пробоя цилиндрического р-п перехода равно 254 В. Напряжение пробоя в структуре состоящей из семи охранных колец равно 710 В.

На практике возможно совместное использование охранных колец и полевой обкладки. На рисунке 2 показана структура с одним кольцом и с полевыми обкладками у перехода и кольца, где L - длина полевой обкладки основного перехода, L1 - длина полевой обкладки кольца. Расчет проводился по тому же методу, по которому рассчитывались охранные кольца.

п - эпитаксиальная пленка

Рисунок 2 - Структура с полевой обкладкой и охранным кольцом Напряжение пробоя в структуре, показанной на рисунке 2, увеличивается с увеличением длины полевой обкладки у основного

полевая обкладка

основной переход

кольцо

перехода, и зависимость имеет максимум напряжения пробоя при определенном расстоянии между переходом и кольцом (Ы=соп81) Такая же зависимость наблюдается при увеличении полевой обкладки у кольца (Ь=соп81:) Но из анализа зависимостей видно, что пробой существенно растет при увеличении полевой обкладки у кольца Это объясняется тем, что чем меньше длина полевой обкладки у основного перехода, тем более полно происходит перераспределение потенциала

Также возможна следующая конструкция с полевыми обкладками и кольцами, когда полевые обкладки у кольца и основного перехода направлены навстречу друг другу

В результате анализа данной конструкции были получены зависимости пробивного напряжения от расстояния между переходом и кольцом, из которых видно, что при увеличении длины полевой обкладки у перехода (Ы=сопз1) напряжение пробоя не изменяется, что объясняется неизменностью распределения потенциала в структуре При увеличении полевой обкладки у кольца (Ь=сопзО пробивное напряжение уменьшается, так как потенциал от основного перехода в меньшей степени оказывает влияние на кольцо

На пробивное напряжение ДМОП-транзистора оказывают влияние параметры ячейки прибора (рисунок 3)

Чем больше глубина залегания р-п перехода при толщине эпитаксиальной пленки, не ограничивающей ОПЗ, тем больше пробивное напряжение, так как увеличивается радиус кривизны перехода

Если толщина эпитаксиальной пленки такова, что происходит ограничение ОПЗ, то при увеличении глубины залегания р-п перехода, пробивное напряжение будет уменьшаться, так как уменьшается ширина ОПЗ При увеличении Ь8 напряжение пробоя уменьшается, что связано с перемещением области пробоя к поверхности, а при увеличении Ьр+ пробивное напряжение возрастает, что связано с увеличением кривизны сферического перехода

Изменяя Ьр, необходимо получить пороговое напряжение в диапазоне от 2 до 4 В Заданное пороговое напряжение мы получим при значениях Ьр более 5 мкм

к

сг

Х]р

Р

Нер1

п - эпитаксиальная пленка

п+ - подложка

Рисунок 3 - Ячейка ДМОП-транзистора и параметры, влияющие на пробивное напряжение структуры.

В главе 4 были определены зависимости сопротивления транзистора от его конструктивно-технологических параметров.

Сопротивление в открытом состоянии складывается из нескольких компонентов, показанных на рисунке 4:

КтаСоп) = R-SOUR.CE + Кен + К-А + ^ + + К^ЫВ + КИстЬ где К-БОШСЕ _ сопротивление области истока, Лен - сопротивление канала, ЯА -сопротивление в области накопления, Я] - сопротивление между истоками, Я0 - сопротивление дрейфовой области, Язив -сопротивление подложки, 11ист1 - сопротивление внешних выводов

На рисунке 5 показан вклад каждой компоненты сопротивления в К-оз(оп) Для структур, имеющих различное пробивное напряжение. Как видно из рисунка, в высоковольтных структурах доминирует сопротивление эпитаксиальной пленки и компоненты сопротивления между областями истока (р-областями). При низких пробивных напряжениях преобладающим является сопротивление канала и сопротивление внешних выводов.

СТОК

Рисунок 4 - Компоненты сопротивления ДМОП-транзистора.

Пробивное напряжение: 50В 100В 500В

Рисунок 5 - Соотношение между сопротивлениями входящими в Яоб^п) для структур с различным значением пробивного напряжения.

В Таблице 1 показано процентное соотношение вкладов каждого сопротивления в величину сопротивления открытого канала для трех значений приложенного напряжения.

Таблица 1 - Вклад различных составляющих в величину сопротивления открытого канала для типичного кристалла МОП транзистора_

Составляющая Предельное напряжение сток-исток, В

40 150 500

RCH 50% 23% 2 4%

Rj+RD 35% 70% 97%

Rwcml 15% 7% <1%

В соответствии с физикой работы полупроводниковых приборов из предыдущего рассмотрения можно сделать два вывода, справедливых для всех ДМОП приборов

1 Ros(on) возрастает вместе с увеличением напряжения пробоя МОП структуры

2 Минимальное значение сопротивления Ri)S(on) приносится в жертву требованиям высокого напряжения пробоя

Величина сопротивления Rj +RD в высоковольтных приборах имеет большое значение потому, что для областей стока используются толстые слаболегированные эпитаксиальные слои, необходимые для того, чтобы избежать появления сильных электрических полей (и преждевременного пробоя) в теле прибора Поскольку эпитаксиальные слои изготавливаются с большими значениями толщины и удельного сопротивления, объемная компонента сопротивления Ros(on) быстро возрастает и начинает преобладать над остальными составляющими

Однако существует способ обойти это препятствие Включая параллельно большое количество ячеек можно получить малое значение Ros(on) на кристалле большей площади Платой за использование кристаллов большой площади является увеличение себестоимости прибора И поскольку площадь кристалла увеличивается экспоненциально, а не линейно с ростом напряжения пробоя, выбор подходящей себестоимости производства имеет существенное значение Например, чтобы уменьшить величину RDs(on) вдвое, площадь нового кристалла должна быть увеличена в четыре-пять раз Хотя цена и не возрастет при этом экспоненциальным образом, она будет существенно выше С увеличением площади прибора увеличивается емкость, а, следовательно, ухудшаются динамические показатели Поэтому уменьшение площади прибора приведет не только к уменьшению стоимости, но и к улучшению динамических показателей ДМОП-транзистора

На рисунке 7 показаны параметры, влияющие на сопротивление ДМОП-транзистора. Где Ц - эффективная длина затвора, Ьр+ - размеры р+ области, Ьр - расстояние между границей маски для р+ области и затвором, ЬсЬ - длина канала, Xjp - глубина залегания р+ области, Нер| -толщина эпитаксиальной пленки, Н5иЬ - толщина подложки.

Сопротивление ДМОП-транзистора увеличивается прямо пропорционально с возрастанием толщины эпитаксиальной пленки.

Одним из параметров, используемых для анализа сопротивления транзисторов, является произведение сопротивления на площадь Я-Б (Ом-мм2). С увеличением Ц сопротивление ячейки растет, так как увеличивается площадь ячейки, но параметр ЯБ в зависимости от Ь6 имеет минимум (рисунок 8). При малых значениях Ц сопротивление .ГРЕТ и дрейфовой областей велико, площадь ячейки мала и поэтому в параметре Я-Б основной вклад несет сопротивление. С увеличением Ц увеличивается площадь и уменьшаются сопротивления .ТРЕТ и дрейфовой областей, наступает момент, когда ЯБ имеет минимум. Дальнейшее увеличение приводит к незначительному уменьшению сопротивления .ШЕТ и дрейфовой областей, а площадь ячейки существенно увеличивается и параметр Я-Б растет.

транзистора.

Ш О)

" га

со *

о:

2,0Е+07 1.9Е+07 1.8Е+07 1.7Е+07 1.6Е+07 1.5Е+07 1.4Е+07 1.3Е+07 1.2Е+07

г

Л

IV

1 Л

УК

еР^А-- -А-

--

10

15 20 !_д, (мкм)

25

30

35

Рисунок 8 - Зависимость ячейки ДМОП-транзистора от Ц для различных значений Ьр+ (Ы = 2-Ю14 см"3).

Высокая рабочая температура биполярного транзистора часто приводит к выходу из строя. Повышенная температура вызывает местный перегрев, повышение плотности тока биполярного транзистора вокруг периметра эмиттера. Это может вызвать разрушение прибора. ДМОП транзисторы не обладают этим недостатком, поскольку работают на эффекте переноса основных носителей заряда. Подвижность основных носителей заряда в кремнии уменьшается с ростом температуры среды. Эта обратная зависимость заставляет носители двигаться медленнее по мере роста температуры кристалла. При этом сопротивление канала растет, что предотвращает концентрацию носителей вокруг горячих точек. Следовательно, в ДМОП структуре попытка к образованию горячих точек приводит к локальному увеличению сопротивления и заставляет носители стремиться к более холодным частям кристалла.

Благодаря такому распределению тока, ДМОП транзистор имеет положительный температурный коэффициент сопротивления. Положительный температурный коэффициент сопротивления означает, что работа МОП транзистора стабильна при колебаниях температуры и тем самым обеспечивается защита от перегрева и вторичного пробоя. Таким образом, полевой транзистор способен к самовыравниванию плотностей протекающего тока. Следовательно, полевые транзисторы

менее подвержены резким изменением токовой нагрузки, что особенно ценно в многоканальных структурах.

Наряду с очевидными достоинствами полевых транзисторов перед биполярными, имеется ряд недостатков. Напряжение насыщения высоковольтных БТ оставалось много меньше, чем у аналогичных полевых транзисторов, это является следствием высокого сопротивления канала в открытом состоянии, увеличивающегося с ростом пробивных напряжений. Другим ограничивающим фактором оказался вроде бы положительный эффект увеличения сопротивления кремниевого проводника. Однако из-за высокого температурного коэффициента сопротивление канала в открытом состоянии практически удваивается при температуре кристалла близкой к 150°С. Данная температура оказалась критической для применения полевых транзисторов.

Результаты расчета ВАХ при учете эффекта саморазогрева (термодинамическая модель) и без него (дрейфово-диффузионная модель) представлены на рисунке 9, где из - напряжение на затворе, иси - напряжение сток-исток, 1с - ток стока.

Рисунок 9 - Зависимость тока стока от напряжения сток-исток (штриховые линии - учет эффекта саморазогрева).

В главе 5, используя исследования, описанные в предыдущих главах, были найдены оптимальные конструктивно-технологические параметры, при которых площадь мощного ДМОП-транзистора будет минимальна, для заданных значений электрических параметров.

Расположение ячеек, а также площадь, занимаемая ячейкой, показана на рисунке 10, где г - радиус вписанной окружности. Мы рассчитали, как изменяется пробивное напряжение, и сопротивление ДМОП-транзистора при изменении расстояния между ячейками при различных концентрациях примеси в подложке и различных толщинах эпитаксиапьной пленки.

Площадь, занимаемая ячейкой равна SceU = 2 ■ -\/3 • г2. Зная, что

сопротивление ДМОП-транзистора должно быть не более 8 Ом, количество ячеек п необходимых для получения заданного

2^

сопротивления равно п — ——, где R^n - сопротивление одной ячейки.

8

Определив площадь ячейки Scen, а также количество ячеек п, найдем площадь S, которую будут занимать все ячейки, она равна S = п- SceU

ячейкой.

С помощью приборно-технологического моделирования были рассчитаны зависимости напряжения пробоя ячейки от ее параметров Ьр+, Нф).

Методом наименьших квадратов аппроксимируем зависимость пробивного напряжения от радиуса ячейки г выражением

и = ай + ах • г + а2 • г1 + а3 • гъ

Далее для конкретных значений параметров ячейки определяем пробивное напряжение и сопротивление ДМОП-транзистора, после этого строим зависимость площади занимаемой ячейками от пробивного напряжения На рисунке 11 показана зависимость площади занимаемой ячейками от пробивного напряжения при различных значениях толщин эпитаксиальной пленки и для различных значений концентраций в ней (Ьр+ = 65 мкм, Ьр = 5 5 мкм) Учитывая, что пробивное напряжение ячейки не должно быть менее 600 В, из рисунка определяем концентрацию примеси в ней и толщину пленки, при которой площадь, занимаемая ячейками, будет минимальна, она равна 2 2 10м см"3 Далее, для других значений Ьр+ определяем концентрацию в подложке, при которой площадь будет минимальна После этого выбираем то значение Ьр+, при котором площадь окажется наименьшей

После определения концентрации примеси и толщины эпитаксиальной пленки переходим к расчету охранной области Расчет охраны производился по методике, описанной в главе 3 Пробивное напряжение охранной области должно быть выше, чем пробивное напряжение ячейки ДМОП-транзистора Напряжение пробоя охранной области, состоящей из трех колец при заряде в оксиде кремния 10й, составило 654 В

С помощью приборно-технологического моделирования были рассчитаны динамические параметры ячейки ДМОП-транзистора время включения и выключения, заряд затвора

§ aj

Ei

о 2

С

<*f

3,0E+06 l,0E+06

550 560 570 580 590 600 U, пробивное напряжение (В)

а)

-♦—N = 2el4cM-3

-N = 2,lel4 CM-3 —N = 2,2e 14 см-3

л «

й В о К С

tzf

5,0Е+06 3,0Е+06 1,ОЕ+О6

А

550 570 590 610 630

U, пробивное напряжение (В)

б)

-♦—N = 2el4cM-3

-N = 2,1е14 см-3 -^a^N = 2,2el4 см-3

Л

§ ^

я МЯ о з g s

ел

5,5E+06 3,5Е+06 1,5Е+06

550 600 650

U, пробивное напряжение (В)

в)

Рисунок 11 - Зависимость площади, занимаемой ячейками, от пробивного напряжения при различных концентрациях примеси и толщинах эпитаксиальной пленки 50 мкм а), 55 мкм б), 60 мкм в)

Общие выводы по работе

1 На основе анализа литературных источников сформулированы требования, предъявляемые к мощному элементу интеллектуальной силовой схемы Обоснованы преимущества применения в качестве мощного элемента ДМОП-транзистора Указанны недостатки мощного ДМОП-транзистора Определены основные направления исследований для решения основной задачи - улучшения параметров мощного ДМОП-транзистора

2 Проведенный на основе конструкции и технологического маршрута создания базовых ячеек анализ конструкции мощного ДМОП-транзистора позволил определить конкретные параметры областей прибора, влияющие на пробивное напряжение и сопротивление транзистора В результате проведенного анализа была разработана упрощенная параметризированная модель мощного прибора для проведения исследования

3 Проведен анализ программного пакета приборно-технологического моделирования и разработана методика его использования для исследования мощных ДМОП - транзисторов Указаны основные программы необходимые для проведения моделирования Рассмотрены методы расчета напряжения пробоя и сопротивления ДМОП-транзистора

4 С помощью приборно-технологического моделирования установлены зависимости напряжения лавинного пробоя охранной области мощного транзистора от конструктивно-технологических параметров структуры

5 Определены оптимальные значения конструктивно-технологических параметров ячейки ДМОП-транзистора, позволяющие получить заданные электрические характеристики с наименьшей площадью прибора

6 Основные результаты работы использованы в ОАО «НИИМЭ и завод «Микрон», ООО «Кластек» и в учебном процессе на ЭКТ факультете МИЭТ

Публикации

1 Михаил А Королев, Александр В Швец, Антон Ю Красюков, Алексей С Ключников / Численное моделирование пробивного напряжения обратносмещенного р-п перехода // Материалы Восьмой

международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП 2006, Новосибирск, 2006 г, стр 118-123

2 Королев М А, Ключников АС. / Исследование влияния конструктивно-технологических параметров ДМОП транзистора на сопротивление в открытом состоянии // Труды Десятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2006 г, стр 200-202

3 М А Королев, А С Ключников / Исследование изменения пробивного напряжения в ДМОП транзисторе с охранными кольцами // Тезисы докладов Двенадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», март 2006 г , стр 300

4 М А Королев, А В Швец, А С Ключников / Численное моделирование пробивного напряжения ДМОП транзистора с охранными кольцами // Материалы международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения,» «ШТЕИМАТЮ - 2006», Москва, 2006 г, стр 183186

5 АС Ключников / Анализ методов повышения напряжения пробоя силовых приборов // Тезисы докладов Тринадцатой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2006», Москва, Зеленоград, 2006 г, стр 103

6 М А Королев, А Ю Красюков, А С Ключников / Программа расчета напряжения лавинного пробоя силовых р-п переходов с плавающими диффузионными кольцами // Материалы международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения,» «ЮТЕЯМАТЮ - 2006», Москва, 2006 г, стр 200-201.

7 АС Ключников / Разработка мощных ДМОП-транзисторов // Тезисы докладов Четырнадцатой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2007», Москва, Зеленоград, 2007 г, стр 91

8 АС Ключников, А С Красюков / Использование полевой обкладки для повышения напряжение пробоя ДМОП-транзистора // Материалы Восьмой международной конференции по электронным приборам и материалам "ЕВМ-2007", 2007 г, Эрлагол, стр 107-108

9 АС Ключников, А С Красюков / Расчет параметров р-п перехода с плавающими диффузионными кольцами // Материалы Шестой научно-технической конференции «Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА», 2007 г , Владимир, стр 80

10 АС Ключников / Численное моделирование и оптимизация площади мощного ДМОП транзистора // Известия высших учебных заведений Электроника 2007 г (в печати)

11 Е Артамонова, А Балашов, А Ключников, А Красюков, А Швец / Численное моделирование и оптимизация площади мощного ДМОП-транзистора // Тезисы докладов Международной конференции «Микро- и наноэлектроника - 2007» (МНЭ-2007), 2007 г, Липки, стр Р2-05

Подписано в печать

Формат 60x84 1/16 Уч -изд л 1,3 Тираж/^кз Заказ

Отпечатано в типографии МИЭТ (ТУ)

124498, Москва, г Зеленоград, проезд 4806, д 5, стр 1, МИЭТ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ДМОП - как мощный элемент интеллектуальных силовых интегральных схем и проблемы, возникающие при его разработке и 8 изготовлении

1.1 Интеллектуальные силовые схемы

1.2 Возможные конструктивно-технологические особенности создания мощного элемента для интеллектуальной силовой схемы.

1.3 Принцип работы, ВАХ и формулы, связывающие основные характеристики.

1.3.1 Вол ьтамперные характеристики

1.3.2 Связь пробивного напряжения и сопротивления в открытом состоянии.

Актуальность темы: Одной из основных тенденций развития современных силовых ключей, основанной на достижениях монолитной и гибридной технологий, является объединение в едином корпусе прибора функций переключателя, его управления и защиты. Данные приборы, получившие название «разумные» (Smart) или интеллектуальные (Intelligent), позволяют избавиться от громоздких и неэкономичных дополнительных цепей защиты. Среди широкого перечня подобных приборов можно выделить следующие основные группы:

1. Силовые ключи с одной или несколькими встроенными системами защиты. Для управления данными приборами требуется применение внешнего драйвера. Эти ключи, называемые также самозащищенными, обеспечивают защиту от перенапряжений, токовых перегрузок и температурных воздействий.

2. силовые ключи с интегрированными функциями защиты и управления. Данные приборы получили название силовых интегральных схем и, как правило, разрабатываются для конкретной области применения, например в ключевых источниках электропитания или схемах управления электродвигателями на мощности до единиц киловатт.

3. Силовые интеллектуальные модули IPM (Intelligent Power Modules). Данные схемы строятся на базе биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ) для применения в преобразователях на десятки и сотни киловатт мощности нагрузки. Интеллектуальные ИС находят широкое применение в системах автоматики и управления индустриальной и бытовой электроники.

В интеллектуальных ИС возникает ряд проблем, в частности проблема совместимости технологий изготовления мощных и низковольтных элементов схемы, а также необходимость обеспечения изоляции между ними. Мощные элементы реализуются, как правило, в виде объемных ДМОП транзисторов, а интеллектуальная часть схемы выполняется на основе планарных КМОП-транзисторов. Совмещенная технология изготовления этих элементов удорожает производство и приводит к существенному влиянию силовых элементов на функционирование маломощных приборов. Также существующие планарные мощные МОП - транзисторы имеют недостаточное для ряда применений пробивное напряжение. Поэтому изготовление мощных ДМОП-транзисторов ведется на отдельном кристалле, что значительно повышает напряжение пробоя прибора и увеличивает ток.

Но в таком приборе возникает ряд проблем связанных с зависимостью напряжения пробоя и сопротивления в открытом состоянии. При увеличения пробивного напряжения увеличивается сопротивление и наоборот при уменьшении сопротивления уменьшается напряжение пробоя. Для уменьшения сопротивления возможно использование ячеистой структуры, однако это приводит к возрастанию площади прибора, что ведет к увеличению стоимости и возрастанию емкостей прибора и в результате приводит к ухудшению динамических характеристик ДМОП-транзистора.

Для решения данной проблемы необходимо провести исследование и разработку мощных ДМОП-транзисторов обладающих при заданных электрических характеристиках (напряжении пробоя, сопротивления) минимальной площадью.

Самым эффективным методом исследования мощных ДМОП-транзисторов является приборно-технологическое моделирование, которое позволяет исследовать влияние конструктивно-технологических особенностей на характеристики прибора, кроме того, позволяет проникнуть внутрь прибора и посмотреть распределение различных физических величин (например потенциал, ток и т.д.). Для чего необходимо разработать методику моделирования ДМОП-транзистора.

Цель работы: является разработка методики моделирования с использованием современных программных пакетов с целью оптимизации площади ДМОП-транзистора.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих научно-технических задач:

1. Провести анализ исследуемых приборных структур как объектов приборно-технологического моделирования.

2. Анализ факторов влияющих на основные параметры ДМОП-транзистора.

3. Разработка методики расчета охранной области ДМОП-транзистора при помощи приборно-технологического моделирования.

4. Разработка методики приборно-технологического моделирования применительно к структурам мощных вертикальных ДМОП-транзисторов. Научная новизна работы:

1. Разработана вычислительная модель для расчета мощных ДМОП-транзисторов, позволяющая получить оптимальную площадь прибора при заданных электрических характеристиках (пробивное напряжение и сопротивление).

2. Получены и объяснены зависимости лавинного пробоя охранной области от параметров структуры с кольцами. Установлено что зависимость лавинного пробоя от расстояния между кольцами имеет максимум. При увеличении числа колец пробивное напряжение растет и стремится к напряжению пробоя плоского перехода, но не достигает его.

3. Разработана методика расчета охранной области высоковольтного ДМОП-транзистора, применимая ко всем приборам данного типа.

Практическая значимость работы:

1. Разработана методика математического приборно-технологического моделирования, позволяющая провести оптимизацию площади мощных ДМОП -транзисторов.

2. Разработана методика приборно-технологического моделирования охранной области ДМОП-транзистора применимая ко всем типам приборов такого класса, позволяющая получить прибор с заданным пробивным напряжением.

Реализация результатов работы:

Результаты работы внедрены в рамках научно-исследовательских работ и в учебном процессе в Московском государственном институте электронной техники.

Методика моделирования мощных ДМОП-транзисторов апробирована при выполнении научно-исследовательских работ в ОАО «НИИМЭ и Микрон».

Представляется к защите:

1. Разработанная методика моделирования мощного ДМОП-транзистора с заданными электрическими параметрами и имеющим оптимальную площадь.

2. Разработанная методика расчета охранной области ДМОП-транзистора.

3. Полученные с использованием системы приборно-технологического моделирования TCAD закономерности, связывающие напряжение лавинного пробоя ячейки мощного ДМОП - транзистора с конструктивно-технологическими параметрами прибора.

Апробация результатов работы:

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- Двенадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, 2006 г.

- VIII международная конференция «актуальные проблемы электронного приборостроения», Новосибирск, 2006 г.

- Девятая международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», ПЭМ 2006, Дивноморское, 2006.

- IV Международная научно-техническая школа-конференция «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения Intermatic-2006», 2006 г.

- 13-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2006", Москва, Зеленоград, 2006 г.

- 14-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2007", Москва, Зеленоград, 2007 г.

- Восьмая международная конференция по электронным приборам и материалам "EDM-2007", 2007 г., Эрлагол.

- Шестая научно-техническая конференция "Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА", 2007 г., Владимир.

- Международная конференция «Микро- и наноэлектроника - 2007» (МНЭ-2007), 2007 г., Липки.

Публикации

Результаты диссертации опубликованы в 11 печатных работах, из которых 5 статей и 6 тезисов докладов на научно-технических конференциях.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, приложений, содержащих акты использования результатов работы, списка использованных источников из 53 наименований.

Основные результаты опубликованы в следующих работах: Статьи:

1. Михаил А. Королев, Александр В. Швец, Антон Ю. Красюков, Алексей С. Ключников / Численное моделирование пробивного напряжения обратносмещенного р-n перехода // Материалы Восьмой международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП 2006, Новосибирск, 2006 г., стр. 118-123

2. Королев М.А., Ключников А.С. / Исследование влияния конструктивно-технологических параметров ДМОП транзистора на сопротивление в открытом состоянии // Труды Десятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2006 г., стр.200-202

3. М.А. Королев, А.В. Швец, А.С. Ключников / Численное моделирование пробивного напряжения ДМОП транзистора с охранными кольцами // Материалы международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения,» «INTERMATIC - 2006», Москва, 2006 г., стр. 183-186.

4. М.А. Королев, А.Ю. Красюков, А.С. Ключников / Программа расчета напряжения лавинного пробоя силовых р-n переходов с плавающими диффузионными кольцами // Материалы международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения,» «INTERMATIC - 2006», Москва, 2006 г., стр. 200-201.

5. А.С. Ключников, А.Ю. Красюков / Расчет параметров р-n перехода с плавающими диффузионными кольцами // Материалы Шестой научно-технической конференции «Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА», 2007 г., Владимир, стр. 80

6. А.С. Ключников, А.Ю. Красюков / Использование полевой обкладки для повышения напряжение пробоя ДМОП-транзистора // Материалы Восьмой международной конференции по электронным приборам и материалам "EDM-2007", 2007 г., Эрлагол, стр. 107-108

7. А.С. Ключников / Численное моделирование и оптимизация площади мощного ДМОП транзистора // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2007 г. (в печати).

Тезисы докладов на конференциях:

1. М.А. Королев, А.С. Ключников / Исследование изменения пробивного напряжения в ДМОП транзисторе с охранными кольцами // Тезисы докладов Двенадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», март 2006 г., стр. 300.

2. А.С. Ключников / Анализ методов повышения напряжения пробоя силовых приборов // Тезисы докладов Тринадцатой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2006», Москва, Зеленоград, 2006 г., стр. 103.

3. А.С. Ключников / Разработка мощных ДМОП-транзисторов // Тезисы докладов Четырнадцатой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2007», Москва, Зеленоград, 2007 г., стр. 91.

4. А.С. Ключников, А.Ю. Красюков / Расчет параметров р-n перехода с плавающими диффузионными кольцами // Материалы Шестой научно-технической конференции «Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА», 2007 г., Владимир, стр. 80

5. Е. Артамонова, А. Балашов, А. Ключников, А. Красюков, А. Швец / Численное моделирование и оптимизация площади мощного ДМОП-транзистора // Тезисы докладов Международной конференции «Микро- и наноэлектроника - 2007» (МНЭ-2007), 2007 г., Липки, стр. Р2-05.

Заключение

1. Проведен литературный обзор развития интеллектуальных силовых схем. Проанализированы требования, предъявляемые к мощному элементу интеллектуальной силовой схемы. Обоснованы преимущества применения в качестве мощного элемента ДМОП-транзистора. Указанны недостатки мощного ДМОП-транзистора. Определены основные направления исследований для решения основной задачи - улучшения параметров мощного ДМОП-транзистора.

2. Проведенный, на основе конструкции и технологического маршрута создания базовых ячеек, анализ конструкции мощного ДМОП - транзистора позволил определить конкретные параметры областей прибора, влияющие на пробивное напряжение транзистора в закрытом состоянии. В результате проведенного анализа была разработана упрощенная параметризированная модель мощного прибора для проведения исследования.

3. Проведен анализ программного пакета приборно-технологического моделирования и разработана методика его использования для исследования мощных ДМОП - транзисторов. Указаны основные программы необходимые для проведения моделирования. Рассмотрены методы расчета напряжения пробоя ячейки ДМОП -транзистора. А также методы расчета сопротивления в открытом состоянии.

4. С помощью приборно-техпологического моделирования установлены зависимости напряжения лавинного пробоя мощного ДМОП-транзистора от конструктивно-технологических параметров областей, составляющих мощный прибор. Определены оптимальные значения данных параметров, позволяющие получить заданные электрические характеристики с наименьшей площадью прибора.

5. Разработана методика моделирования мощного ДМОП-транзистора.

6. Разработана методика расчета структур с охранными кольцами.

1. BJ.Baliga, "An overview of smart power technology," IEEE Trans. Electron Devices, vol. 38, №7, pp. 1568-1575, 1991.

2. M.N. Darwish., "Lateral MOS-Gated Power Devices-A Unified View," IEEE Trans. Electron Devices, vol. 38, №7, pp. 1600-1604, 1991.

3. Воронин П.А., «Силовые полупроводниковые ключи. Семейства, характеристики, применение,» Москва, Додэка-ХХ1, 2001.

4. С. Ни, М.-Н. Chi, and V.M. Patel., "Optimum Design of Power MOSFET's," IEEE Trans.Electron Devices, ED-31(12), pp. 1693-1700, 1984.

5. P.L. Hower and M.J. Geisler., "Comparison of Various Source-Gate Geometries for Power MOSFET's," IEEE Trans.Electron Devices, ED-28(9), pp. 1098-1101, 1981.

6. M.S. Adler et al., /The Evolution of Power Device Technology/, IEEE Trans. Electron Devices, vol. ED-31, pp. 1570-1591, 1984.

7. H.J. Sigg et al.,/D-MOS Transistor for Microwave applications/, IEEE Trans. Electron Devices, vol. ED-29, pp. 45-53, 1972.

8. N. Darwish et al.,/ Lateral Resurfed COMFET/, Electronic Letters, vol. 20, №12, pp. 519-520,1984.

9. M. K. Simpson et al., /Analysis of the lateral insulated gate transistor/, IEDM Tech. Dig, pp. 740-743, 1985.

10. К. А. Валиев, Ю. H. Пашинцев, Г. В. Петров, / Применение контакта металл-полупроводник в микроэлектронике /, М.: Радио и связь, 1981

11. Sin et al, /The SINFET: A New High Conductance, High Switching Speed MOS-Gated Transistor/, Electronic Letters, Nov. 1985, p. 1124.

12. Sakurai et al, / Power MOSFETs Having Schottky Barrier Drain Contact/, Int'l Symposium on Power Semiconductor Devices & Ics, Tokyo 1990, pp. 126-130.

13. Gough et al, /Fast switching Lateral Insulated Gate Transistor/, IEDM Tech. Dig, pp.219-222,1986.

14. Sin et al, /Analysis and Characterization of the Hybrid Schottky Injection Field Effect Transistor/, IEDM 86 -9.4, pp. 222-225.

15. М. К. Simpson., /Analysis of Negative Differential Resistance in the I-V Characteristics of Shorted-Anode LIGBT's /, IEEE Trans, on Electron Dev., Vol. 38, pp. 740-743, 1985.

16. M. Triverdi, / Switching Characteristics of MCT's and IGBT's in Power Convertors/, IEEE Trans. Electron Devices, vol. 43, №11, pp. 1994-2000, 1996.

17. Jin He et al., "Optimum design of punch-through junction used in bipolar and unipolar high voltage power devices," Solid-State Electronics, 46, pp. 847-851,2002.

18. K. Board, D. R. J. Owen ., / Simulation of Semiconductor Devices and Processes/, Swanesa, UK, Pineridge Press, 1986, 652 p.

19. Д. Миллер., / Моделирование полупроводниковых приборов и технологических процессов. Последние достижения/, М.: Радио и связь, 1989, 280 с.

20. М. Fukuma et al., /Digest of 1982 Sump. VLSI Tech/, p. 56, 1982.

21. M. Fukuma et al., /Digest IEDM 84/, p. 621, 1984.

22. S. Selberherr et al., /MIN1MOS a twodimentional MOS transistor analyzer/, IEEE Trans., ED-27, p. 1540, 1980.

23. R. W. Dutton, / PISCES II: Poisson and continuity equation solver/, Users Manual, Stenfotd University, 1984.

24. E. M. Buturla et al., /Finite-Element Analyses of Semiconductor Devices: The FIELDAY Program/, IBM J. Res. Develop., vol. 25., pp. 218-231,1981.

25. A. Yoshii et al., IA Three-Dimensional Analysis of Semiconductor Devices/, IEEE Tran. Electron Devices, vol. ED-29, pp. 184-189, 1982.26. SYNOPSYS TCAD Manuals.

26. M. C. Vecchi and M. Rudan, "Modeling Electron and Hole Transport with Full-Band Structure Effects by Means of the Spherical-Harmonics Expansion of the BTE," IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 45, no. 1, pp. 230-238, 1998.

27. S. Reggiani et al., "Electron and Hole Mobility in Silicon at Large Operating Temperatures—Part I: Bulk Mobility," IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 49, no. 3, pp. 490-499, 2002.

28. S. Takagi et al., "On the Universality of Inversion Layer Mobility in Si MOSFET's: Part I—Effects of Substrate Impurity Concentration," IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 41, no. 12, pp. 2357-2362, 1994.

29. G. Baccarani, A Unified mobility model for Numerical Simulation, Parasitics Report, DEISUniversity of Bologna, Bologna, Italy, 1999.

30. M. Valdinoci et al., "Impact-ionization in silicon at large operating temperature," in International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD), Kyoto, Japan, pp. 27-30, September 1999.

31. S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, New York: John Wiley & Sons, 2nd ed., 1981.

32. D. J. Dean, Thermal Design of Electronic Circuit Boards and Packages, Ayr, Scotland: Electrochemical Publications Limited, 1985.

33. C. J. Glassbrenner and G. A. Slack, "Thermal Conductivity of Silicon and Germanium from 3oK to the Melting Point," Physical Review, vol. 134, no. 4A, pp. A1058-A1069, 1964.

34. S. S. Furkay, "Thermal Characterization of Plastic and Ceramic Surface-Mount Components," IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, vol. 11, no. 4, pp. 521-527, 1988.

35. R. A. Smith, Semiconductors, Cambridge: Cambridge University Press, 2nd ed., 1978.

36. C. Herring, "The Role of Low-Frequency Phonons in Thermoelectricity and Thermal Conduction," in Semiconductors and Phosphors: Proceedings of the International Colloquium, Garmisch-Partenkirchen, Germany, pp. 184-235, August 1956.

37. Т. H. Geballe and G. W. Hull, "Seebeck Effect in Silicon," Physical Review, vol. 98, no. 4, pp. 940-947, 1955.

38. W. Fulkerson et al., "Thermal Conductivity, Electrical Resistivity, and Seebeck Coefficient of Silicon from 100 to 1300oK," Physical Review, vol. 167, no. 3, pp. 765782,1968.

39. С. M. Зи, / Физика полупроводниковых приборов/, часть 1, М., Мир, 1984.

40. H.Ballan,M.Declercq, /High voltage devices and circuits in standart CMOS technologies/, Kluver academic publishers, Boston-London,1999.

41. А. Блихер,/ Физика силовых биполярных и полевых транзисторов/, М., Мир, 1986.

42. Ю. А. Евсеев, П. Г. Дерменжи, / Силовые полупроводниковые приборы/, М. Энергоиздат., 1981.

43. D. Jaume et al., /High voltage Planar Devices Using Field Plate and Semi - Resistive Layers/, IEEE Trans. Electron Devices, 1991, No. 7,pp.l681-1684.

44. V. Boisson et al., /Computer Study of a High-Voltage а p-rc-n-■-n+-Diode and Comparison with a Field-Limiting Ring Structure/, IEEE Trans. Electron Devices, 1986, No. 1, pp.80-84.

45. A. Nezar, et al., /Breakdown Voltage in LDMOS Transistors Using Internal Fiels Rings/, IEEE Trans. Electron Devices, 1991, No. 7, pp. 1676-1681.

46. Dong-Gun Bae and Sang-Koo Chung, "An analytic model of planar junctions with multiple floating field limiting rings", Solid-State Electronics, Vol. 42, No. 3, pp. 349354, 1998.

47. Dong-Gun Bae and Sang-Koo Chung, "An analytic model for punch-through limited breakdown voltage of planar junctions with multiple floating field limiting rings", Solid-State Electronics, Vol. 44, pp. 2109-2116,2000.

48. Vrej Barkhordarian, "Power MOSFET Basics," International Rectifier, El Segundo, Ca.

49. Библиотека электронных компонентов. Выпуск 3 : Силовая электроника фирмы HARRIS — М. ДОДЭКА, 1999 г., 32 с.

50. Vinod Kumar Khanna, / Insulated Gate Bipolar Transistor IGBT Theory and Design / Wiley-IEEE Press, 2003.

51. IRFRlN60A.pdf, www.irf.com1. УТВЕРЖДАЮ

52. Настоящим актом подтверждается, что результаты, полученные в диссертационной работе Ключникова А.С. были использованы ООО «Кластек» при выполнении НИР, проводившихся компанией в 2006-2007 г.

53. Проректор по HP В. А. Бархоткин2007г.1. АКТ

54. Об использовании результатов диссертационной работы Ключникова А.С.

55. Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания мощных ДМОП-транзисторов с оптимальной площадью при помощи средств приборно-технологического моделирования» в научно исследовательских работах на кафедре ИЭМС.

56. Проректор по HP В. А. Бархоткин2007г.1. Акто внедрении результатов диссертационной работы Ключникова А.С.