功率MOSFET新结构及工艺研究_打印

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1、摘要分类号UDC密级学号硕士学位论文功率MOSFET新结构及其工艺研究孙丞学科名称：微电子学与固体电子学学科门类：工学指导教师：王彩琳副教授申请日期：2009-01i摘要论文题目：功率MOSFET新结构及其工艺研究学科专业：微电子学与固体电子学研究生：孙丞指导教师：王彩琳副教授摘要功率MOSFET具有输入阻抗高、开关速度快、安全工作区宽以及热稳定性好等特点，广泛地应用于开关电源等领域。本文较系统地分析了功率MOSFET的结构、特性以及制造工艺。利用ISE软件重点分析了VDMOS的各项特性和关键工艺，给出了关键结构参数的设计方法，

2、模拟分析了高温对器件特性以及关键特性参数的影响。提出了一种新的沟槽-平面栅功率MOSFET结构(TPMOS)，分析模拟了新结构的各项特性以及关键工艺。主要研究内容如下：第一，研究了VDMOS的各项特性。结果表明，VDMOS结构中，高耐压要求VDMOS具有低浓度、较厚的漂移区，较短的栅极长度，但是随着漂移区厚度的增加和浓度的降低，以及栅极长度的减小，漂移区电阻和JFET区电阻会增大，导致器件的导通电阻增大，通态功耗增大。因此，VDMOS的导通电阻与击穿电压之间形成不可调和的矛盾。第二，分析了高温对VDMOS特性及其关键特性参数的影

3、响。结果表明，在硅器件的极限工作温度(420K)范围内，随着温度的升高，VDMOS会出现阈值电压减小，栅控能力下降及安全工作区缩小等影响。提出了改善VDMOS高温特性的方法，给出600VVDMOS优化的关键结构参数。第三，提出了一种新的沟槽-平面栅TPMOS结构，对TPMOS结构特性进行了分析模拟，并与VDMOS结构进行了比较。结果表明，沟槽的引入消除了元胞间距对VDMOS击穿电压和导通电阻的影响，使TPMOS有更好的阻断特性和导通特性。第四，模拟了TPMOS新结构的制作工艺。模拟分析了p基区、n+源区及外延层之间的相互影响。根

4、据模拟结果，对TPMOS器件的各项特性进行了验证，提取了相关工艺参数，确定了TPMOS的工艺实施方案。该研究成果对进一步研究和开发功率MOSFET器件有一定参考价值。关键词：电力半导体器件；功率MOSFET；优化设计；沟槽；工艺模拟iAbstractTitle:Major:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsName:ChengSUNSupervisor:AssociateProf.CailinWANGAbstractThepowerMOSFEThasgoodperformancei

5、ninputindependence,switchingspeed,safeoperatingareaandthermalstability,soit’swidlyusedinswitchd-modelpowerconvertersandsoforth.Thestructure,principle,characteristicsandfabricationprocessareanalyzedsystemicallyinthisthesis.ThecharacteristicsandkeyprocessesofVDMOSaresi

6、mulatedusingISE-TCADsimulator,andthedesignmethodsofkeyparametersarealsogiven.Andatrench-planarMOSFET(TPMOS)ispresented.Thecharacteristicsandkeyprocessofthenewstructureareanalyzed.Themaincontentisasfollows:Firstly,thecharacteristicsofVDMOSaresimulated.Theresultsshowth

7、atthebreakdownvoltagerequiredathickandlow-dopingepitaxitallayerandasmallerlengthofgate,butitwillincreasetheon-resistanceoftheJFETandtheepitaxitallayer.Thisisaconflictbetweenthebreakdownvoltageandtheon-resistance.Secondly,theinfluenceofthehightemperatureonthecharacter

8、isticsandthecriticalparametersareanalysedandsimulated.Theresultsshowthatwiththetemperatureincreasing,therearesomeproblemssuchasthat