75V溝槽型功率MOSFET的特性研究.pdf

1、功率MOSFET廣泛應(yīng)用于消費電子等行業(yè)的各個領(lǐng)域里，相比于其他結(jié)構(gòu)，具有導通電阻低、開關(guān)速度快、頻率特性好等特點的溝槽型功率場效應(yīng)晶體管(UMOSFET，簡稱UMOS)結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于高頻中低壓場合，其優(yōu)越性不言而喻。節(jié)能減排要求功率MOSFET在保證一定的擊穿特性的情況下進一步降低功耗，本文將完成對75VUMOS元胞的設(shè)計與優(yōu)化，減小導通電阻，從而降低導通損耗實現(xiàn)節(jié)能。
　　 本文首先進行UMOS體區(qū)的研究，在改變摻雜劑量、注入

2、能量和退火時間條件后，觀察體區(qū)結(jié)深及形狀的變化，進而得出它們對UMOS性能參數(shù)的影響。仿真發(fā)現(xiàn)，在固定了柵氧工藝之后，閾值電壓只受體區(qū)摻雜影響，而導通電阻和擊穿電壓BV(BreakdownVoltage)皆隨體區(qū)結(jié)深的增加而增加，柵漏電容減小，以此選擇合理的工藝條件。為了保證UMOS較高的耐壓性，我們觀察得到體區(qū)結(jié)深和柵極溝槽深度相平的UMOS其耐壓較好，因此選擇此時工藝條件實現(xiàn)本文中的UMOS。
　　 為了減小元胞尺寸，增大芯

3、片的電流密度，本文采用源極溝槽式接觸。源極溝槽式接觸除了改變擊穿時的電流路徑外還可以減小器件的特征導通電阻，且其深度對UMOS性能參數(shù)也會產(chǎn)生影響，通過仿真比較最后選擇溝槽接觸深度為0.45μm。在體區(qū)結(jié)深和溝槽接觸深度選定的工藝下，器件的擊穿電壓BV為83.04V，閾值電壓是2.903V;VGS=10V下的導通電阻為42240.830Ohm;VDS=25V測量得到的柵漏電容是3.415E-02fF。
　　 為了進一步減小UMO

4、S的導通電阻，我們在原有模型上進行優(yōu)化設(shè)計:在N+有源區(qū)注入之前先注入一次高能量小劑量的N型離子，降低溝槽表面的P型離子濃度，既保證了器件的擊穿電壓基本不變，又沒有增加額外的掩膜，同時可以有效地降低器件的導通電阻，閾值電壓也會有所降低。在這篇論文中我們采取一種工藝上更易實現(xiàn)的方法來減小導通電阻，約降低了10.4％。
　　 此外本文還采用另一種方案來降低導通電阻，即采用淺結(jié)模型。通過縮小導電溝道長度來降低導通電阻，在源極溝槽接觸孔