600V高雪崩耐量平面柵VDMOS器件優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、功率MOSFET器件作為能源管理的核心控制單元，由于具有良好的電學(xué)特性和低廉的成本，因而廣泛應(yīng)用在汽車(chē)電子、消費(fèi)電子以及航空航天等領(lǐng)域。目前在高端市場(chǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域里，國(guó)外的半導(dǎo)體公司仍然占據(jù)主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)的 VDMOS設(shè)計(jì)與制造技術(shù)處于落后地位，特別是器件的雪崩耐量低、可靠性差等問(wèn)題。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)于雪崩耐量的理論研究已經(jīng)比較成熟，但是提出一種架構(gòu)合理、生產(chǎn)成本低廉的雪崩耐量加固方案依然非常困難。本文是基于本實(shí)驗(yàn)小組與國(guó)內(nèi)某著名半導(dǎo)體制造商的合

2、作課題，主要目的是研發(fā)一款具有高雪崩耐量的600V平面柵 VDMOS器件，籍此推動(dòng)高性能VDMOS的國(guó)產(chǎn)化。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了VDMOS器件設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和雪崩耐量的加固方法。接著研究不同器件的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，選取合適的元胞和終端結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實(shí)際工藝提出VDMOS器件可行的工藝流程方案。基于Tsuprem4/Medici仿真軟件，通過(guò)優(yōu)化工藝條件以及元胞尺寸，得到基本的元胞參數(shù)設(shè)計(jì)，針對(duì)影響雪崩耐量的關(guān)鍵因素，并提出H

3、型N+接觸孔的版圖設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步提升器件的雪崩耐量。⑵選取JTE終端結(jié)構(gòu)，利用軟件Tsuprem4/Medici，仿真得到峰值電場(chǎng)小于2×105V/cm，耐壓大小滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的結(jié)果。接著采用先進(jìn)的高溫推阱工藝，設(shè)計(jì)了VLD終端結(jié)構(gòu)，仿真得到峰值電場(chǎng)小于1.8×105V/cm、擊穿穩(wěn)定性更好的結(jié)果。⑶利用Candence軟件完成版圖繪制，成功流片。對(duì)流片樣品的靜態(tài)參數(shù)和雪崩電流進(jìn)行測(cè)試，第一次流片結(jié)果表明，擊穿電壓大于640V，閾值為3