600V超結(jié)VDMOS器件的設計.pdf

1、超結(jié)是一種以PNPN相互交替的結(jié)構，通過半導體P型區(qū)域與N型區(qū)域之間的相互耗盡從而形成類本征半導體結(jié)構，承擔高的耐壓。超結(jié)(SJ)結(jié)構的出現(xiàn)打破了常規(guī)器件中漂移區(qū)的比導通電阻與耐壓間的2.5次方的關系，從而在高壓應用的情況下，大大降低器件的導通電阻，提高了高壓功率器件的轉(zhuǎn)化效率。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴由PN層結(jié)構的超結(jié)元胞入手，對其各處電場及元胞的比導通電阻和關斷時的耐壓情況進行了理論分析、公式推導及仿真驗證；緊接著分析了圓

2、柱形元胞的各處電場及耐壓與比導通電阻的關系并進行了仿真驗證。⑵對六角型超結(jié)元胞進行了Medici仿真并探討了各個參數(shù)對器件耐壓和比導通電阻的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著濃度的增大器件的耐壓提高，但器件的比導通電阻也大大增加；元胞的最大擊穿電壓位置出現(xiàn)在PN區(qū)域各約占一半時；比導通電阻隨著內(nèi)區(qū)域半徑的增大而增大；最大耐壓位置并非在電荷完全平衡時取得，而是相對完全平衡時略有偏差。本文首先對P環(huán)繞N結(jié)構和N環(huán)繞P結(jié)構兩種類型的元胞進行了選擇；繼而仿真優(yōu)

3、化出耐壓高達716V比導僅有0.145Ω·mm2的超結(jié)器件結(jié)構；然后對此結(jié)構進行了濃度容差為10％的分析和優(yōu)化，設計出耐壓最高741V，比導2~2.6Ω·mm2之間的穩(wěn)定元胞結(jié)構。⑶提出了一種具有 JTE的變間距超結(jié)終端結(jié)構，該結(jié)構很好的解決了超結(jié)器件由于邊緣電荷非平衡引起的擊穿問題，同時有效的減少了終端表面對耐壓的影響，使其擊穿主要發(fā)生在元胞區(qū)域。接著對該結(jié)構仿真優(yōu)化，優(yōu)化后的終端耐壓高達722V，終端寬度僅有70μm，順利完成各項設