600V Trench超結VDMOS器件的設計.pdf

1、功率MOSFET器件是功率集成電路系統(tǒng)中的核心部分之一，其性能優(yōu)劣直接影響功率集成系統(tǒng)產品的競爭力。傳統(tǒng)功率VDMOS器件的導通電阻和擊穿電壓存在2.5次方的關系，這種關系被人們稱為“硅限”，這種“極限”是器件功耗進一步降低的瓶頸。為此，理論界提出了超結原理，并研究出新型超結功率VDMOS器件。此后的數十年里，超結VDMOS器件在結構設計和工藝制造上得到了快速發(fā)展。
　　 本文采用理論分析、TCAD軟件輔助以及工藝流片相互結合的

2、方法，設計了一款基于深槽刻蝕工藝的600V超結VDMOS器件。本文首先簡要的介紹了VDMOS器件及其發(fā)展，詳細分析了超結結構及其耐壓原理；然后重點研究了Trench超結VDMOS器件的靜態(tài)參數和動態(tài)參數及其影響因素，其中所研究的靜態(tài)參數主要包括了器件的擊穿電壓、導通電阻和閾值電壓等，動態(tài)參數主要包括了器件中各電容、體二極管反向恢復時間及雪崩耐量等。研究發(fā)現電荷不平衡效應對器件原胞結構不利，但在一定程度上有利于提高器件終端結構的耐壓水平，

3、因為電荷不平衡(p＞n)效應有利于橫向耗盡，并且在終端結構邊緣引入峰值電場，由此本文提出了一種新型終端結構。最后，基于以上的理論分析，結合模擬仿真手段，通過參數優(yōu)化設計出了一款600V Trench超結VDMOS器件。
　　 流片得到的Trench超結VDMOS器件分別用高壓半導體分析儀Agilent B1505和一套自主開發(fā)的模擬應用測試系統(tǒng)，對各參數進行了測試驗證，結果表明該器件擊穿電壓可達695V，特征導通電阻為35mΩ·