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SOI基扫描驱动芯片是PDP显示器发光显示的核心芯片,其性能直接决定着图像显示的质量。由于SOI基扫描驱动芯片是一款基于SOI材料上的多路高、低压集成芯片,因而芯片内部的高、低压器件之间必须采用隔离结构实现电气隔离。而深槽隔离结构因其优越的隔离性能,成为SOI基扫描驱动芯片的最佳隔离结构。本文将重点研究深槽的结构、工艺和可靠性,这对提高SOI基扫描驱动芯片的隔离性能具有重要意义。
本文首先根据电荷守恒定律,得到了SOI深槽结构的耐压模型和压降不均衡性；基于该耐压模型,设计了沟槽纵横比、槽间距等关键结构参数；建立并优化了200V SOI深槽的工艺流程,借助Sentaurus仿真工具模拟了深槽结构的工艺流程和耐压特性；然后基于0.5μm200V SOI工艺进行了流片实验。模拟结果表明:各个隔离氧化层均承担电压,但高压侧隔离氧化层内电场强度偏大,呈现压降不均衡性。由实际测试结果可知:优化的工艺流程使单槽的临界击穿电压达到205V,提高了约10.6％；并且深槽结构的临界击穿电压随沟槽纵横比增大而增大,随槽间距减小而增大,模拟和实测结果与模型计算结果相吻合。
本文最后对SOI深槽结构进行了可靠性的研究。研究结果表明:SOI深槽结构的退化机制符合阳极空穴注入理论；增大沟槽纵横比、增厚隔离氧化层及提高硅-氧界面质量均可提高深槽结构的经时介质击穿寿命。此外,本文建立了SOI单深槽结构的寿命模型,该寿命模型与实测数据拟合良好。