500V P溝VDMOS的設(shè)計(jì).pdf

1、VDMOS是將微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)融合起來誕生的新一代功率半導(dǎo)體器件。其不僅具有傳統(tǒng)MOS的開關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)功率小、負(fù)溫度系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，而且還擁有高擊穿電壓、低導(dǎo)通電阻、高可靠性等性能。由于具備了上述技術(shù)特點(diǎn)， VDMOS在開關(guān)電源、電機(jī)控制、射頻通信、音頻放大器、高頻振蕩器、不間斷電源、節(jié)能燈、有源功率因數(shù)校正、逆變器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是在航空、航天和新能源領(lǐng)域應(yīng)用，P溝道VDMOS器件擁有不能被N溝道VDMOS所能取代的優(yōu)點(diǎn)

2、，比如較強(qiáng)的抗輻照能力。且P溝道和N溝道VDMOS器件結(jié)合使用可以優(yōu)化電路布局，提升電路性能。目前國(guó)內(nèi)大功率的P溝道VDMOS絕大部分依賴進(jìn)口。于是，研發(fā)完全基于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線工藝水平的大功率P溝道VDMOS是刻不容緩的事情，且具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本論文在與國(guó)內(nèi)某知名單位的合作項(xiàng)目基礎(chǔ)上，進(jìn)行500 V耐壓 P溝道VDMOS的設(shè)計(jì)。主要參數(shù)指標(biāo)：擊穿電壓為-500 V，閾值電壓為-3~-5 V，導(dǎo)通電阻小于等于4.9Ω。依托合作

3、方生產(chǎn)線進(jìn)行高壓P溝道VDMOS的工藝開發(fā)，同時(shí)進(jìn)行該器件的元胞和終端設(shè)計(jì)，最后流片測(cè)試分析及優(yōu)化。
　　本論文的主要內(nèi)容如下：
　　1、參考國(guó)外對(duì)應(yīng)產(chǎn)品手冊(cè)及項(xiàng)目合作方的0.5微米六吋生產(chǎn)線，建立了產(chǎn)品的工藝制程，確定了產(chǎn)品基本參數(shù)指標(biāo)；結(jié)合二維仿真器Tsuprem4&Medici進(jìn)行了工藝和器件的聯(lián)合仿真，包括靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)；經(jīng)過仿真優(yōu)化后確定了器件結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)。仿真結(jié)果，擊穿電壓為-527 V，閾值電壓為-3

4、.6 V，特征導(dǎo)通電阻0.192Ω·cm2，開啟時(shí)間為85 ns，關(guān)斷時(shí)間為140 ns，輸入電容為567 nF，輸出電容為58 nF，反向傳輸電容為11 nF，體二極管反向恢復(fù)時(shí)間為150 ns；仿真結(jié)果均滿足器件各設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)。
　　2、結(jié)合工藝線的機(jī)臺(tái)能力（如腐蝕方法、光刻精度等），繪制了該產(chǎn)品版圖；從材料角度和 Nbody的注入劑量等幾個(gè)方面進(jìn)行工藝條件分片，完成流片后進(jìn)行測(cè)試分析，將測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)靜態(tài)參數(shù)