SJ MOSFET特性分析與設(shè)計.pdf

1、SJ MOSFET是由VDMOS結(jié)構(gòu)與超結(jié)(SJ)相結(jié)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(nèi)尚無產(chǎn)品開發(fā)。 本文較為系統(tǒng)地分析了SJ MOSFET 的結(jié)構(gòu)、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(guān)鍵工藝,給出了關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)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(jié)構(gòu),分析了新結(jié)構(gòu)的各項特性與關(guān)鍵工藝。主要研究內(nèi)容如下： 首先,研究了SJ的擊穿機理和擊穿特性。結(jié)果表明,SJ的峰值電場出現(xiàn)在橫向pn結(jié)面中部,并隨柱區(qū)濃度的增加,從橫向pn結(jié)面中部轉(zhuǎn)移到縱向pn結(jié)面中部。在此基礎(chǔ)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(jié)果表明,SJ MOSFET的特性與柱區(qū)厚度、濃度及寬度密切相關(guān)。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(guān),并隨柱區(qū)厚度的增加而增大。當(dāng)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(dǎo)通電阻。并提出了兩種設(shè)計方案,給出了按最小導(dǎo)通電阻設(shè)計和最小工藝成本設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)提取方法。 第三,分析了Semi-SJ MOSFET的特性及其影響因素。結(jié)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(dǎo)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(jié)構(gòu),對其特性進行了分析,并與傳統(tǒng)的溝槽柵SJ MOSFET 結(jié)構(gòu)進行了比較。結(jié)果表明,新結(jié)構(gòu)在阻斷、導(dǎo)通和開關(guān)特性上都有明顯改善。 第五,根據(jù)特性設(shè)計結(jié)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(jié)構(gòu)的工藝實現(xiàn)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(jié)構(gòu)和