600V Trench超結(jié)VDMOS器件雪崩耐久性的研究.pdf

1、功率半導(dǎo)體器件是功率集成電路系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心，由于特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的系統(tǒng)應(yīng)用以及高頻化的發(fā)展趨勢，器件的雪崩耐久性直接影響著具體應(yīng)用時的可靠性。而且功率器件由VDMOS發(fā)展到超結(jié)VDMOS之后，雖然芯片面積減小但器件承受的功率密度更大，因此對超結(jié)VDMOS的雪崩耐久性提出了更為嚴(yán)格的要求。
　　本文采用理論分析和TCAD軟件輔助的方法研究Trench超結(jié)VDMOS器件的雪崩耐久性。首先基于以往評估方法的局限性給出利用雪崩安全工作區(qū)評

2、估的具體方法；其次研究器件雪崩下的熱失效并分析熱點(diǎn)位置和結(jié)構(gòu)參數(shù)對其的影響；最后重點(diǎn)研究了導(dǎo)致器件局部發(fā)熱的兩大因素，分別為不均勻擊穿和寄生三極管開啟，并分別提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本文根據(jù)超結(jié)VDMOS器件雪崩失效現(xiàn)象研究了器件雪崩擊穿時在芯片圓角拐角處的薄弱點(diǎn)，指出為保證器件在有源區(qū)均勻擊穿，摻雜分布需要滿足Qn

3、三極管開啟?；谝陨戏治龊湍M優(yōu)化，設(shè)計(jì)出一款具有高雪崩耐久性的超結(jié)VDMOS器件。
　　本文基于深槽刻蝕工藝設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS器件，流片成功后分別采用Agilent B1505A功率器件分析儀和自主開發(fā)的測試系統(tǒng)，對各參數(shù)進(jìn)行了測試并且繪制出雪崩安全工作區(qū)以供電路設(shè)計(jì)者參考。結(jié)果表明器件擊穿電壓達(dá)到685V，特征導(dǎo)通電阻為29.5mΩ·cm2，可承受的雪崩峰值電流為10.28A，高于器件的漏源額定電流值，且器件在電感負(fù)載為1m