VDMOS器件工艺模拟的研究与分析

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1、东南大学硕士学位论文VDMOS器件工艺模拟的研究与分析姓名：姜艳申请学位级别：硕士专业：微电子与固体电子学指导教师：沈克强20080201摘要VDMOS器件是新一代电力电子开关器件。无论是开关应用还是线性应用，都是理想的功率器件，是当前半导体分立器件的高端产品，应用范围广，市场需求大，发展前景好。它主要应用于电机调速、逆变器、不间断电源、电子开关、高保真音响、汽车电器和电子镇流器等领域，所以VDMOS器件的设计和研制具有实用价值。本文重点研究了VDMOS器件的工艺及其工艺对器件特性的影响，借助TSUPREM4和MEDICI两个模拟工具对VDMOS器件进行了工艺仿真和工

2、艺优化。本文首先根据600V，5AVDMOS器件的击穿电压要求，理论上给出了外延层掺杂浓度和厚度；根据阈值电压要求给出了栅氧厚度和P区掺杂浓度；为了增加电流密度，减小导通电阻，易于制版，本文采用了条形元胞，并对元胞尺寸进行了优化设计；为了提高击穿电压，采用了浅结多环终端结构。然后从_1：艺理论模型出发给出了影响VDMOS器件单项一L：艺的重要参数，并借助TSUPREM4工艺模拟工具仿真了单项工艺随：L艺参数的变化规律。最后用TSUPREMR4和MEDICI模拟．J：具对VDMOS器件进行了．T艺仿真和电特性仿真，并优化了。r艺。在工艺仿真过程中，解决了P区过度扩散引起

3、的输出特性延迟的问题，并提出了改善准饱和效应的有效方法，重点分析了JFET调整剂量对VDMOS器件结构、VDMOS击穿电压以及输出特性的影响。本文的模拟都是结合VDMOS的研制过程来进行的。经过流片，发现实物结构和电特性与虚拟制造的VDMOS基本吻合。关键词：VDMOS，TSUPREM4，MEDICI，工艺模拟，击穿电压，准饱和电流／kbstraCtVDMOSisanewgenerationofpowerelectronicswitchingdevices．Regardlessofbeingtheswitchapplicationorthelinearapplicat

4、ion，VDMOSistheidealpowerdevice．Itisthecurrentsemiconductorseparatescomponent’8high-endproduct，theapplicationscopeisbroad,themarketdemandisbig，andtheprospectsfordevelopmentaregood．VDMOSmainlyappliesintheelectricalmachineryvelocitymodulation，theinvertor,theUPS，theelectronicswitching，thehi

5、ghfidelitysound，theautomobileelectricapplianceandtheelectronicballastandsoon．SoitisnecessarytomakeadeepresearchtotheVDMOSdesignandthedevelopmentinviewofthiskindofsituation．TheprocessofVDMOSandtheinfluenceofprocesstothedevicecharacteristicweremainlydiscussed．TheprocessofVDMOSWasbothsimul

6、atedandoptimizedwiththeaidofTSUPREM[4andtheMEDICI．Inthispaper,a600V5AVDMOSWasfirstdesigned．Epitaxiallayerthicknessanddopingconcentrationwerederivedforbreakdownvoltagerequirements；GateoxidethicknessandP-dopingconcentrationwerederivedforthresholdvoltagerequirements；InordertOincreasethecur

7、rentdensity,toreduceon-resistance，andeasytoplate，astripcellwasused，andcellsizehadbeenoptimized．Inordertoincreasebreakdownvoltage，theterminalwasalsodesigned．Second，themainparametershavingimportantimpactontheindividualprocessofVDMOSdevicesarederivedbyusingthetheoreticalmodel，andt