SJ MOSFET特性分析與設(shè)計(jì).pdf

1、SJ MOSFET是由VDMOS結(jié)構(gòu)與超結(jié)(SJ)相結(jié)合而發(fā)展起來的一種新型的功率MOSFET,被稱為功率MOSFET的里程碑,有廣闊的發(fā)展前景,目前在國(guó)內(nèi)尚無產(chǎn)品開發(fā)。 本文較為系統(tǒng)地分析了SJ MOSFET 的結(jié)構(gòu)、原理和特性及其制造工藝。從SJ的擊穿機(jī)理和特性分析入手,利用ISE軟件模擬了SJ MOSFET和Semi-SJ MOSFET的特性和關(guān)鍵工藝,給出了關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。并提出了一種新的用氧化物填充的擴(kuò)展溝槽柵SJ

2、 MOSFET 結(jié)構(gòu),分析了新結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)特性與關(guān)鍵工藝。主要研究?jī)?nèi)容如下： 首先,研究了SJ的擊穿機(jī)理和擊穿特性。結(jié)果表明,SJ的峰值電場(chǎng)出現(xiàn)在橫向pn結(jié)面中部,并隨柱區(qū)濃度的增加,從橫向pn結(jié)面中部轉(zhuǎn)移到縱向pn結(jié)面中部。在此基礎(chǔ)上,討論了電荷非平衡對(duì)SJ擊穿電壓的影響。 第二,分析了SJ MOSFET的特性及其影響因素。結(jié)果表明,SJ MOSFET的特性與柱區(qū)厚度、濃度及寬度密切相關(guān)。只要p柱和n柱區(qū)能維持電荷平衡,

3、則SJ MOSFET的耐壓只與柱區(qū)厚度有關(guān),并隨柱區(qū)厚度的增加而增大。當(dāng)柱區(qū)濃度的增加到某一臨界值時(shí),SJ MOSFET 的耐壓開始急劇下降；且減小柱區(qū)寬度有利于降低導(dǎo)通電阻。并提出了兩種設(shè)計(jì)方案,給出了按最小導(dǎo)通電阻設(shè)計(jì)和最小工藝成本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)提取方法。 第三,分析了Semi-SJ MOSFET的特性及其影響因素。結(jié)果表明,隨著柱區(qū)厚度與BAL層厚度的比值增大,擊穿電壓增大的幅度逐漸減小,BAL層對(duì)擊穿電壓和導(dǎo)通電阻的影響

4、越小。 第四,提出了一種新的用氧化物填充的擴(kuò)展溝槽柵SJ MOSFET結(jié)構(gòu),對(duì)其特性進(jìn)行了分析,并與傳統(tǒng)的溝槽柵SJ MOSFET 結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,新結(jié)構(gòu)在阻斷、導(dǎo)通和開關(guān)特性上都有明顯改善。 第五,根據(jù)特性設(shè)計(jì)結(jié)果,對(duì)SJ MOSFET的p基區(qū)、n+源區(qū)和SJ進(jìn)行了工藝模擬,并對(duì)新結(jié)構(gòu)的工藝實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了分析,給出了用小角度注入形成n柱區(qū)的工藝條件。 該研究成果對(duì)進(jìn)一步研究SJ MOSFET 新結(jié)構(gòu)和