600V Trench超結(jié)VDMOS器件的設(shè)計.pdf

1、功率MOSFET器件是功率集成電路系統(tǒng)中的核心部分之一，其性能優(yōu)劣直接影響功率集成系統(tǒng)產(chǎn)品的競爭力。傳統(tǒng)功率VDMOS器件的導(dǎo)通電阻和擊穿電壓存在2.5次方的關(guān)系，這種關(guān)系被人們稱為“硅限”，這種“極限”是器件功耗進(jìn)一步降低的瓶頸。為此，理論界提出了超結(jié)原理，并研究出新型超結(jié)功率VDMOS器件。此后的數(shù)十年里，超結(jié)VDMOS器件在結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝制造上得到了快速發(fā)展。
　　 本文采用理論分析、TCAD軟件輔助以及工藝流片相互結(jié)合的

2、方法，設(shè)計了一款基于深槽刻蝕工藝的600V超結(jié)VDMOS器件。本文首先簡要的介紹了VDMOS器件及其發(fā)展，詳細(xì)分析了超結(jié)結(jié)構(gòu)及其耐壓原理；然后重點研究了Trench超結(jié)VDMOS器件的靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)及其影響因素，其中所研究的靜態(tài)參數(shù)主要包括了器件的擊穿電壓、導(dǎo)通電阻和閾值電壓等，動態(tài)參數(shù)主要包括了器件中各電容、體二極管反向恢復(fù)時間及雪崩耐量等。研究發(fā)現(xiàn)電荷不平衡效應(yīng)對器件原胞結(jié)構(gòu)不利，但在一定程度上有利于提高器件終端結(jié)構(gòu)的耐壓水平，

3、因為電荷不平衡(p＞n)效應(yīng)有利于橫向耗盡，并且在終端結(jié)構(gòu)邊緣引入峰值電場，由此本文提出了一種新型終端結(jié)構(gòu)。最后，基于以上的理論分析，結(jié)合模擬仿真手段，通過參數(shù)優(yōu)化設(shè)計出了一款600V Trench超結(jié)VDMOS器件。
　　 流片得到的Trench超結(jié)VDMOS器件分別用高壓半導(dǎo)體分析儀Agilent B1505和一套自主開發(fā)的模擬應(yīng)用測試系統(tǒng)，對各參數(shù)進(jìn)行了測試驗證，結(jié)果表明該器件擊穿電壓可達(dá)695V，特征導(dǎo)通電阻為35mΩ·