SJ MOSFET特性分析與設計.pdf

1、SJ MOSFET是由VDMOS結構與超結(SJ)相結合而發(fā)展起來的一種新型的功率MOSFET,被稱為功率MOSFET的里程碑,有廣闊的發(fā)展前景,目前在國內尚無產品開發(fā)。 本文較為系統(tǒng)地分析了SJ MOSFET 的結構、原理和特性及其制造工藝。從SJ的擊穿機理和特性分析入手,利用ISE軟件模擬了SJ MOSFET和Semi-SJ MOSFET的特性和關鍵工藝,給出了關鍵參數的設計方法。并提出了一種新的用氧化物填充的擴展溝槽柵SJ

2、 MOSFET 結構,分析了新結構的各項特性與關鍵工藝。主要研究內容如下： 首先,研究了SJ的擊穿機理和擊穿特性。結果表明,SJ的峰值電場出現在橫向pn結面中部,并隨柱區(qū)濃度的增加,從橫向pn結面中部轉移到縱向pn結面中部。在此基礎上,討論了電荷非平衡對SJ擊穿電壓的影響。 第二,分析了SJ MOSFET的特性及其影響因素。結果表明,SJ MOSFET的特性與柱區(qū)厚度、濃度及寬度密切相關。只要p柱和n柱區(qū)能維持電荷平衡,

3、則SJ MOSFET的耐壓只與柱區(qū)厚度有關,并隨柱區(qū)厚度的增加而增大。當柱區(qū)濃度的增加到某一臨界值時,SJ MOSFET 的耐壓開始急劇下降；且減小柱區(qū)寬度有利于降低導通電阻。并提出了兩種設計方案,給出了按最小導通電阻設計和最小工藝成本設計的關鍵參數提取方法。 第三,分析了Semi-SJ MOSFET的特性及其影響因素。結果表明,隨著柱區(qū)厚度與BAL層厚度的比值增大,擊穿電壓增大的幅度逐漸減小,BAL層對擊穿電壓和導通電阻的影響

4、越小。 第四,提出了一種新的用氧化物填充的擴展溝槽柵SJ MOSFET結構,對其特性進行了分析,并與傳統(tǒng)的溝槽柵SJ MOSFET 結構進行了比較。結果表明,新結構在阻斷、導通和開關特性上都有明顯改善。 第五,根據特性設計結果,對SJ MOSFET的p基區(qū)、n+源區(qū)和SJ進行了工藝模擬,并對新結構的工藝實現方法進行了分析,給出了用小角度注入形成n柱區(qū)的工藝條件。 該研究成果對進一步研究SJ MOSFET 新結構和