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文檔簡介
1、低壓VDMOS是現(xiàn)如今主流的功率半導(dǎo)體器件之一,具有開關(guān)速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在電力電子領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛應(yīng)用。低壓VDMOS的溝槽型結(jié)構(gòu)由于消除了平面型VDMOS的頸區(qū)電阻,大大減小了導(dǎo)通電阻,增加了元胞密度,提高了功率半導(dǎo)體的電流處理能力,市場前景更為看好。因此,對溝槽型低壓VDMOS的研制有極大的現(xiàn)實(shí)意義。
本文首先給出了溝槽型VDMOS的閾值電壓和導(dǎo)通電阻表達(dá)式,公式揭示了其與器件寬長比、柵氧化層
2、電容和溝道載流子遷移率等參數(shù)之間的關(guān)系;基于器件擊穿特性提出了器件終端結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。然后,提出了溝槽型VDMOS器件的一種二端口應(yīng)用--VDMOS二極管,重點(diǎn)推導(dǎo)了考慮襯底正偏效應(yīng)的正向壓降、單位寬度上的電流表達(dá)式,分析了其與柵氧化層厚度、襯底摻雜濃度之間的關(guān)系,闡述了短溝道效應(yīng)對漏電流的影響,并給出了漏電流表達(dá)式。最后,在理論分析的基礎(chǔ)上,利用工藝仿真軟件Tsuprem4和電學(xué)特性仿真軟件Medici,分別對溝槽型VDMOS和VDM
3、OS二極管進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬和電學(xué)特性的仿真,仿真結(jié)果與理論相符合,研究了元胞尺寸與技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系,給出了最佳設(shè)計(jì)方案。
本文實(shí)現(xiàn)了75V/82A溝槽型VDMOS器件和80V/10A VDMOS二極管的設(shè)計(jì)。流片測試的結(jié)果表明:溝槽型VDMOS器件的擊穿電壓大于85V,閾值電壓為2.9V,導(dǎo)通電阻為7-9mΩ,與計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果相吻合,并且完全符合該類型器件的設(shè)計(jì)指標(biāo)。該產(chǎn)品已在電動(dòng)車控制電路上試用,達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo);VDMOS
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