TPMOS的高溫特性及雪崩耐量研究.pdf

1、本文利用ISE-TCAD軟件分析了高溫對(duì)溝槽-平面柵MOSFET(TPMOS)及其體二極管特性的影響。為了進(jìn)一步改善TPMOS的耐壓和導(dǎo)通電阻，在現(xiàn)有TPMOS結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了一種新的TPMOS結(jié)構(gòu)，并對(duì)其各項(xiàng)特性進(jìn)行了對(duì)比分析，提取了優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。最后討論了TPMOS雪崩耐量及失效機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 首先，簡(jiǎn)述了TPMOS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并對(duì)TPMOS高溫特性進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明，溫度升高會(huì)造成TPMOS耐

2、壓增加，反向漏電流增大；導(dǎo)通電阻增大，閾值電壓和跨導(dǎo)減小；開通提前、關(guān)斷滯后。與VDMOS相比較，TPMOS對(duì)溫度更加敏感。
　　 第二，在現(xiàn)有TPMOS結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將溝槽加深加寬，使溝槽柵區(qū)進(jìn)入p體區(qū)并與平面柵極相連，同時(shí)溝槽拐角掩埋在p體區(qū)內(nèi)靠近pn結(jié)處以緩解槽底拐角處的電場(chǎng)集中現(xiàn)象，也可挖掉更多的JFET區(qū)以減小電阻，于是形成了新的TPMOS結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)分析了新TPMOS器件的工作機(jī)理及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其特性的影響。結(jié)果表明

3、，新TPMOS器件的導(dǎo)通電阻和耐壓均優(yōu)于現(xiàn)有TPMOS，開關(guān)特性稍差，且對(duì)溫度的敏感度也要高于現(xiàn)有TPMOS。
　　 第三，對(duì)體二極管的高溫特性進(jìn)行了模擬和分析，提取了優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)果表明，體二極管的導(dǎo)通電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)，且溫度越高，反向恢復(fù)特性越差。在體二極管的陽極引入n+區(qū)或在接觸處挖槽，均可以有效地改善其反向恢復(fù)特性，且n+區(qū)寬度越寬，溝槽深度越深，改善越顯著。接觸處挖槽的體二極管特性對(duì)溫度的敏感程度略低于普通

4、的體二極管。
　　 最后，分析了TPMOS雪崩引起的失效機(jī)理及雪崩耐量，討論了結(jié)構(gòu)參數(shù)和溫度變化對(duì)TPMOS雪崩耐量的影響。結(jié)果表明，在相同的結(jié)構(gòu)參數(shù)下(溝槽區(qū)除外)，TPMOS的雪崩耐量高，新TPMOS結(jié)構(gòu)的次之，VDMOS的最低。并且，隨著溝槽深度和寬度以及元胞寬度的增加，TPMOS雪崩耐量增大。通過在接觸區(qū)挖槽，減小了接觸電阻，可有效地提高TPMOS器件的雪崩耐量，降低雪崩耐量對(duì)溫度的敏感度。
　　 本文對(duì)TPMO