基于共享Buffer的LIGBT和PLDMOS器件研究

張恩陽，黃 勇，孟令鋒，代高強

（四川長虹電器股份有限公司，四川 綿陽 621000）

1 引言

SOI(絕緣體上硅)以其良好的高壓隔離能力、降低寄生晶體管效應、降低芯片面積等優點廣泛應用在智能功率集成電路中[1～3]。SOI工藝的LIGBT（橫向絕緣柵雙極晶體管）和PLDMOS（P型橫向雙擴散金屬氧化物）器件在功率芯片中作為電平位移級和輸出級器件得到廣泛應用[4]，其優點在于多通道輸出條件下利用槽隔離和埋氧層容易在有限面積內實現器件隔離，同時能夠與傳統CDMOS工藝集成，實現高低壓器件共享一套工藝。本文通過研究共享工藝流程，實現了將LIGBT的Buffer阱進行復用，以實現更經濟的器件，同時保留了原有器件的性能。

2 器件結構與分析

如圖1所示為傳統高低壓器件的實現工藝剖面圖。N well阱形成低壓PMOS器件的body區，同時形成PLDMOS器件的溝道區。P body用來形成LIGBT和NLDMOS器件的溝道區。N buffer和P buffer獨立圍繞在LIGBT和PLDMOS源極的Buffer阱。Ln和Lp分別代表場氧區與Buffer區的重疊尺寸。

圖1 傳統SOI工藝剖面圖

基于N型SOI材料，注入和工藝短流程被用來測試結深，試驗結果顯示類型和結深類似的阱有可能實現共用。N well阱與N buffer阱特性類似，P body阱與P buffer阱特性類似，試驗結果如表1所示。

表1 工藝短流程試驗結果

為了更好地驗證共享Buffer的可能性，在N型SOI材料上制作了LIGBT和PLDMOS器件，材料電阻率為5 Ω·cm，并且通過2D模擬軟件進行性能仿真。如圖2所示為本文所研究的器件3D模型圖，使用0.5 μm高壓CDMOS改良工藝。主要參數如下：頂層硅厚度為11 μm，埋氧層厚度為1 μm。LIGBT的柵氧化層為15 nm，器件長度為35 μm；PLDMOS的厚柵氧層厚度為800 nm，器件長度為26.5 μm。……