超結(jié)高壓功率MOSFET器件研究.pdf

1、功率半導(dǎo)體器件被廣泛應(yīng)用于電力、能源、消費(fèi)類、航天等領(lǐng)域，特別是隨著近年來節(jié)能減排、新能源的興起，功率半導(dǎo)體器件受到了越來越多的關(guān)注。對于功率器件，擊穿電壓和導(dǎo)通電阻始終是一對矛盾;傳統(tǒng)器件的特征導(dǎo)通電阻受擊穿電壓的限制存在一個(gè)極限，稱為“硅極限”?！俺Y(jié)”打破了這種硅極限，它使導(dǎo)通電阻與擊穿電壓的關(guān)系得到很大改進(jìn)，由傳統(tǒng)的2.5次方關(guān)系變?yōu)榫€性關(guān)系，大大降低了導(dǎo)通電阻。
　　本論文研究的超結(jié)功率MOSFET器件包括超結(jié)VDMOS

2、和超結(jié)LDMOS。VDMOS（VerticalDouble-diffusedMOSFET，垂直雙擴(kuò)散MOSFET）作為分立器件由于其性能優(yōu)良、工藝簡單而被廣泛應(yīng)用。LDMOS（LateralDouble-diffusedMOSFET，橫向雙擴(kuò)散MOSFET）由于易于與低壓CMOS工藝集成等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于智能功率集成電路（SmartpowerIC，SPIC）。600/700V系列的超結(jié)功率器件在電源適配器等方面擁有廣泛的應(yīng)用。

3、　　論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn):
　　(1)設(shè)計(jì)了一款600V超結(jié)結(jié)構(gòu)的VDMOS器件，同時(shí)就器件設(shè)計(jì)的一些關(guān)鍵點(diǎn)、設(shè)計(jì)過程中遇到的相關(guān)問題及解決方法進(jìn)行了研究討論。研究比較了條形、正方形和方格型三種不同版圖圖型超結(jié)結(jié)構(gòu)的性能，發(fā)現(xiàn)正方形圖型結(jié)構(gòu)電荷補(bǔ)償能力最強(qiáng)，特征導(dǎo)通電阻最優(yōu);研究了深槽工藝中存在的側(cè)壁傾斜問題，這種傾斜的存在會導(dǎo)致電荷失衡，從而導(dǎo)致?lián)舸╇妷合陆担⑶野l(fā)現(xiàn)側(cè)壁正負(fù)斜度影響擊穿電壓的程度不同，在對這一現(xiàn)象進(jìn)行了理論分

4、析的基礎(chǔ)上提出了分層外延或P柱的解決方法。最后對器件進(jìn)行了流片驗(yàn)證，測試表明擊穿電壓達(dá)到643V，特征導(dǎo)通電阻3.6Ω*mm2，與西門子研制的首個(gè)CoolMOS性能水平相當(dāng)。
　　(2)設(shè)計(jì)了一款700V超結(jié)結(jié)構(gòu)的LDMOS器件。討論了考慮工藝偏差后N-well劑量的選取，應(yīng)該在導(dǎo)通電阻、工藝容差之間進(jìn)行折中;同時(shí)，本文對叉指型版圖設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題——源極叉指指尖問題進(jìn)行了分析，并針對此問題，采取了在圍繞源指尖周圍的N-well和