SOI高压器件场控体电场降低REBULF理论与新结构

在功率微电子领域，提出SOI高压器件的体内场优化理论-体电场降低 (REduced BUlk Field，REBULF)理论，对其基础理论和技术进行创新性研究，提供解决关键问题的科学方法。研究有两项创新：1. 提出SOI高压器件的体电场降低 REBULF理论，突破传统SOI横向器件纵向耐压的理论极限。基于SOI的背栅场控效应，使得SOI器件体内场重新分配，降低SOI横向高压器件体内漏端电场，提高体内源端电场，从而实现器件体场分布的最优化；2. REBULF高压器件集成技术。它包含工艺、版图、器件物理模型和电路级宏模型等多层次模型，REBULF高压器件的隔离技术、兼容技术和高压互连技术。利用此基础技术，进行3D REBULF等新结构超高压SOI器件的研究，为1000V级SOI高压集成电路的实现奠定基础。本研究系与国际水平同步的应用基础性和超前性研究，意义重大。

SOI高压集成电路由于具有高速、低功耗、高集成度、抗辐照、极小的寄生效应以及良好的隔离等特点，在工业自动化、汽车电子、消费电子、武器装备、航空航天等领域都有着极为广泛的应用前景。作为SOI 高压集成电路的核心器件，SOI横向高压器件的击穿电压主要受到埋氧层厚度的限制，除非使用较厚的埋氧层，一般很难实现超过700V的击穿电压。因此，纵向耐压已成为SOI高压器件及电路在智能功率领域（>700V）应用的瓶颈。本项目在功率微电子领域，提出SOI 高压器件的体内场优化理论-体电场降低REBULF (REduced BUlk Field)理论，建立SOI REBULF 高压器件集成技术，对厚层和薄层SOI REBULF高压器件集成技术进行了设计与实现，提供解决纵向耐压瓶颈问题的科学方法，为超高压SOI集成电路的研制奠定基础。研究有两项创新：1. 提出SOI 高压器件的体电场降低 REBULF 理论，含SOI高压器件场控体电场降低REBULF模型和基于介质场增强的REBULF耐压模型。基于SOI 的背栅场控效应，使得SOI 器件体内场重新分配，降低SOI 横向高压器件体内漏端电场，提高体内源端电场，从而实现器件体场分布的最优化，突破传统SOI 横向器件纵向耐压的理论极限；2. SOI REBULF 高压器件集成技术。它包含工艺、版图、器件物理模型和电路级宏模型等多层次模型，SOI REBULF 高压器件的隔离技术、兼容技术和高压互连技术。利用此基础技术，进行了厚层和薄层SOI REBULF高压器件集成技术的研究，并进行了SOI REBULF器件和电路的实验验证，为1000V 级超高压SOI集成电路的实现奠定基础。在本项目的支持下，已申请美国专利1项，中国发明专利19项，获授权中国发明专利8项，在IEEE Electron Device Letters等发表SCI收录论文9篇、EI收录论文18篇，并在IEEE国际会议上做特邀报告1次，分组报告4次。