Оптимизация конструкции охранных колец и удельного сопротивления эпитаксиальной пленки мощного n-канального ДМОП-транзистора

Рассмотрен мощный n-канальный ДМОП-транзистор с пробивным напряжением сток-исток U_{си проб} свыше 800 В и пороговым напряжением от 2 до 5 В, по периметру которого при изготовлении часто формируют одно или несколько охранных колец для повышения пробивных напряжений. Описана оптимальная конструкция охранных колец, а также установлено значение удельного сопротивления эпитаксиальной пленки ρ_v для получения требуемого значения U_{си проб} транзистора. Построена регрессионная модель, с помощью которой выбраны наиболее оптимальные варианты конструкции охранных колец исследуемого транзистора, и значение ρ_v, в которой изготавливается прибор. Установлено, что применение пятимерного полинома второго порядка в качестве регрессионной модели дает возможность определить оптимальные значения топологических зазоров в области охранных колец и удельного сопротивления ρ_v, позволяющие получать требуемые величины U_{си проб} транзистора. Экспериментальные значения пробивного напряжения сток-исток транзистора составили 876 и 875 В, а расчетные (при одинаковых параметрах построенной регрессионной модели) – соответственно 874 и 880 В, что составило погрешности 0,23 % и 0,57 %, то есть построенная модель дает хорошее согласование с экспериментальными данными. Установлено, что ρ v вносит более существенный вклад в значения пробивных напряжений транзистора, чем параметры конструкции охранных колец. Данный n-канальный ДМОП-транзистор, применяемый в различных электронных устройствах для энергетики, в мобильных телефонах, в составе высоковольтных интегральных микросхем AC/DC- и DC/DC-конвертеров и высоковольтных, высокостабильных LED-драйверов, был изготовлен в условиях производства ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ» по разработанному автором технологическому маршруту.

1. Шахмаева, А. Р. Конструктивно-технологические методы улучшения параметров полупроводниковых приборов / А. Р. Шахмаева, П. Р. Захарова // Вестн. Саратов. гос. техн. ун-та. – 2012. – № 1, вып. 1. – С. 36–40.

2. Лагунович, Н. Л. Усовершенствованный технологический маршрут формирования биполярного транзистора со статической индукцией / Н. Л. Лагунович // Наука и техника. – 2018. – Т. 17, № 1. – С. 72–78. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-1-72-78

3. Лоренц, Л. Состояние и направления дальнейшего развития в сфере разработки производства и применения силовых полупроводниковых приборов / Л. Лоренц // Электротехника. – 2001. – № 12. – С. 2–12.

4. Моделирование кремниевого мощного вертикального n-канального ДМОП-транзистора / Н. Л. Дудар [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2006. – Т. 50, № 5. – С. 93–97.

5. Avset, B. S. The effect of metal field plates on multiguard structures with floating p + guard rings / B. S. Avset, L. Evensen // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. – 1996. – Vol. 377, iss. 2–3. – P. 397–403. https://doi.org/10.1016/0168-9002(96)00194-5

6. Зедгинидзе, И. Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем / И. Г. Зедгинидзе. – М.: Наука., 1976. – 390 с.

7. Шеффе, Г. Дисперсионный анализ / Г. Шеффе. – М.: Наука, 1980. – 512 с.