Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ СИЛОВЫМ ИНТЕГРАЛЬНЫМ СХЕМАМ (ИСИС) 12
1.1. Силовые ключи на МОП транзисторах 13
1.2. Особенности МОП транзисюров. как силовых элементов 14
1.3. Шанаркые силовые МОП транзисторы 15
1.4. Интеллектуальные лиловые интегральные схемы 13
1.5. Драйверы сидоиых ключей 21
1.6. Выводы ---- - 25
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ТЕХІІОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИЛОВОГО МОП ТРАНЗИСТОРА.,,.27
2.1. Топология силового МОЇТ-фанзисгора 27
2.2. Конегрукшвно-технологичсскис варианты изготовления силовых МОП транзисторов 29
2.3. Изготовление опытных партий микросхем ,33
2.4. Выводы,. ,,,, 35
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВЫХ п- И р-МОП ТРАНЗИСТОРОВ 37
ЗА. Особенности моделирования силовых МОП іратисіорон 37
3.1.1. Структура МОП фанзиетории 38
3.3.1, Концентрация примеси в подложке 49
3.3.2. Длина пиич-резистора з
3.3.3. Длина іюликремнисвого затвора .,..53
3.4, Оптимизация конструкции рМОП чрашисгора - 58
3.5. Выводы 64
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ 11ЛРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК МОП ТАНЗИСТОРОВ 65
4.1. Технологический контроль силовых транзисторов 65
4.2.К Выводы 76
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И МОД12ЛІЇРОПАТІИЕ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ, ЗАЩИТЫ И ГЕЛЕМЕТРИИ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ К8
5.1. Микросхема МСК 88
5.2. Функционирование микросхемы интеллектуальных силовых ключей МСК 92
5.3. Динамические параметры силовых ключей 99
5.4. Исследование элементов микросхемы силовых транч и сторон МСТ 1
5.4.1. Состав МСТ. Контролируемые параметры 106
5.4.2. Методики контроля 106
S.4.3. Влияние температуры на параметры МСТ 107
5.4.4. Основные результаты контроля , 109
5.5. Исследование параметров микросхемы силовых ключей МСК в
56, Выводы 115
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1
Введение к работе
Актуальность темы определяется тем, что в настоящее время в серийном производстве микроэлектронных устройств лидирующее положение занимает К МОП технологія, Широкий диапазон преимуществ К\40П транзисторов приводит к разнообразию сфер использования данной технологии, Так наряду с цифровой микроэлектронике]!, интенсивно развивающуюся и обширную область деятельности в науке и технике представ ля ет силовая иолу проводил копая электроника Особенно перспективными в полупроводниковой микроэлектронике являются так называемые интеллектуальные силовые приборы или SMART POWER SWITCH [1]. которые тоже могут быть выполнены по КМОП технологии.
Три фундаментальных функции, которые выполняются интеллектуальными сил оными ключами это - управление мощностью, считывание/зашита и сопряжение. Типичным примером является автомобильная мультиплексная система с распределенными модулями, которые управляют освещением, двигателем, кондиционером, стеклоочистителями И І.П. Основанные на достижениях технологии интегральных схем полупроводниковые кристаллы - чипы вошли во вес области, где применяются мощные полупроводниковые приборы. Например: однокристальная система управления соленоидом разработана фирмой SGShomsonTl и использует ишеграцию квачн-вер шкального DMOSI КТ с 1СМОЛ и биполярными схемами Наилучшими параметрами лля силовых приборов обладают ДМ01І іраівисторм, но их объёмная конструкция не позволяет размешать па одном кристалле обрамляющие схемы. Поэтому является актуальным постановка задачи создание ишеллекчуадышх силовых ключей, изготавливаемых только па ТШДЦ т нолаг.ци.. Для. гшга, ча-цйцвых чдайхш/имы. mp&iwxfL, моделирование и исследование планарных МОП транзисторов, как элементов коммутации силовых испей при больших напряжениях и при больших токах с целью улучшения рабочих характеристик силовых ключей: повышения пробивного напряжения и снижения сопротивления ; во-вторых, разработка КМОП схем обрамления, реализуемых па одном кристалле с силовым ключом, что позволяет повысить функциональную надежность при применении силовых ключей в ответственных узлах автоматизированных сисіем контроля и управления стационарными и подвижными объектами. С учетом особенностей силовых МОП транзисторов должна быть проведена разработка электрических схем и топологии микросхем, включающих силовые ключи, схемы управления, защиты и телеметрии, с целью изготовлении их на одном кристалле по КМОП іехпоіюгии,
• Ю,It,Миргородский, П.А.Іихомироз, І\ДДихоіюв, Д.Л. Матвеев/ OJM имитации технологическою маршрут шго іошіснил мощного МОП-транзистора с помощью методов математического моделирования// Вторая Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием "Электроника и информатика -9Т\ Москна, Зеленоград, 25-26 ноября 1997і,стр.180Л81,
• М, Л,Королёв, Р.Д.Тихонин, А.Н.Швец, ІІ.АЛіїелеїшн, / Исследование нлияния способов формирования локальної о окисла иа параметры мощных. МОП-транзисторов в "интеллектуальных" силовых интегральных схемах/У Третья Международная научно-техническая конференция Электроника и информатика -XXI век", Москва, Зеленоград, 22-24 ноября 2000 г, стр.6,7
• Л.В.Швец. Р,Д,Тихонов. Математическое моделирование структуры и электрических параметров силовых п- и р-МОП-транзисторов,/ VIII к серое си и екая межвузовская научноіехническая конференция студентов и аспирап гон, Москва. Зеленої рад. 17,1 К апреля 2001 г, стр.25
• М.А,Королев, Р, Д.Тихонов. АЛЗШвси/ Исследование влияния длины затвора над активным и пассивным каналами на параметры MOU-траизисторов шггеллекіуальиьіх мапшточувствительпых интегральных схем// X1IJ конференция. "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления11 (Датчик -2001) Крым, май 2001г., стрЛОЇ
• М.А.Королев, Р. Д, Тихо нов/ Исследование влияния структуры пинч-резисторного пассивного канала на параметры МОП-транзисторов магниточуветвизельных интегральных схем// XIII конференция. "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" (Датчик -2001) Крым, май 200!г„ стр.1 15 Тезисы докладов на всероссийской научно-технической конференции Микро- и наноэлектроника 200ЦМНЭ-2001), Звенигород, октябрь 2001 г.:
1. М.Л Королев., Р.ДТихонов/ Иланарные МОП-транзисторы для силовых шпеллекчуальных ключей
2. МЛ Королёв. Р.Д.Тихонов/ Интеллектуальный силовой ключ на основе базовой КМОП технологии
3. М.Л Королев, Р,Д, Тихонов, А.В.Швец/ Самосовмещенная технология силовых МОП транзисторов
4. М,Л.Королёв. А.Ю.Красюков. I .Д.Тихонов/ Способы повышения пробивного напряжения планарных силовых МОП транзисторов
5. М.А.Ревслсва, У.В.Сопова, АХТерчерян, Р,Д, Тихонов/ Огшшизация структуры и характеристик мощного МОП транзистора
Об ьем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, списка использованных источников литературы из 61 наименований.
