600V超結(jié)VDMOS器件的設(shè)計(jì).pdf

1、超結(jié)是一種以PNPN相互交替的結(jié)構(gòu)，通過半導(dǎo)體P型區(qū)域與N型區(qū)域之間的相互耗盡從而形成類本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，承擔(dān)高的耐壓。超結(jié)(SJ)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)打破了常規(guī)器件中漂移區(qū)的比導(dǎo)通電阻與耐壓間的2.5次方的關(guān)系，從而在高壓應(yīng)用的情況下，大大降低器件的導(dǎo)通電阻，提高了高壓功率器件的轉(zhuǎn)化效率。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴由PN層結(jié)構(gòu)的超結(jié)元胞入手，對其各處電場及元胞的比導(dǎo)通電阻和關(guān)斷時(shí)的耐壓情況進(jìn)行了理論分析、公式推導(dǎo)及仿真驗(yàn)證；緊接著分析了圓

2、柱形元胞的各處電場及耐壓與比導(dǎo)通電阻的關(guān)系并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。⑵對六角型超結(jié)元胞進(jìn)行了Medici仿真并探討了各個(gè)參數(shù)對器件耐壓和比導(dǎo)通電阻的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著濃度的增大器件的耐壓提高，但器件的比導(dǎo)通電阻也大大增加；元胞的最大擊穿電壓位置出現(xiàn)在PN區(qū)域各約占一半時(shí)；比導(dǎo)通電阻隨著內(nèi)區(qū)域半徑的增大而增大；最大耐壓位置并非在電荷完全平衡時(shí)取得，而是相對完全平衡時(shí)略有偏差。本文首先對P環(huán)繞N結(jié)構(gòu)和N環(huán)繞P結(jié)構(gòu)兩種類型的元胞進(jìn)行了選擇；繼而仿真優(yōu)

3、化出耐壓高達(dá)716V比導(dǎo)僅有0.145Ω·mm2的超結(jié)器件結(jié)構(gòu)；然后對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行了濃度容差為10％的分析和優(yōu)化，設(shè)計(jì)出耐壓最高741V，比導(dǎo)2~2.6Ω·mm2之間的穩(wěn)定元胞結(jié)構(gòu)。⑶提出了一種具有 JTE的變間距超結(jié)終端結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)很好的解決了超結(jié)器件由于邊緣電荷非平衡引起的擊穿問題，同時(shí)有效的減少了終端表面對耐壓的影響，使其擊穿主要發(fā)生在元胞區(qū)域。接著對該結(jié)構(gòu)仿真優(yōu)化，優(yōu)化后的終端耐壓高達(dá)722V，終端寬度僅有70μm，順利完成各項(xiàng)設(shè)