VDMOS设计、工艺、应用精华资料.pdf

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1、11综述1.1功率DMOS的发展历史、现状和将来。以IR为例,下图为功率DMOS过去近三十年的技术路线发展图:21.2功率DMOS器件的主要特点。以功率DMOS器件与双极型BJT管相比,有以下特点:1.3功率DMOS器件的datasheet介绍。1.3.1最大值参数介绍3以IRF630为例:41.3.2电参数参数介绍5以IRF630为例61器件结构设计1.1器件结构介绍。芯片正面图:以IR使用的六角型元胞为例:7Cross-SectionalViewofaCellandDeviceSymbolofN-Channe

2、lPowerMOSFETs81.2总体评价指标FOMFOM指figureofmerit(品质因数)，历史上DMOS设计人员只专注于开启电阻RDS(on)越低越好，这样开通损耗越低，近年来，随着器件工作频率越来越高，开关损耗比重也越来越大，由于技术的不停发展，设计人员可以设计出较小栅电荷Qgd的器件，所以使得RDS(on)和Qgd之间要做平衡，对高频应用来讲，RDS(on)xQgd可以用来评估比较不同DMOS器件的FOM。1.3器件设计的流程。由击穿电压要求决定硅材料规格、终端结构。由开启电阻要求及技术平台决定元胞

3、结构、芯片尺寸。由应用要求决定栅氧化层厚度、元胞结构。由芯片尺寸、应用要求封装规格。1.4元胞种类、原理及其设计思路。91.5终端结构设计特点及其思路。在DMOS中，基本的终端结构有3种：场板结构、保护环结构和二者结合起来的复合结构。场板结构AlOxidepn上图为场板终端的基本结构，它的基本原理是通过金属场板覆盖在PN结上，从而降低PN结的电场，尤其在PN的表面和边缘位置的电场，它的特点是结构设计简单、占硅表面积较少，适用的电压在200V以下。保护环结构PP（FLR）P（FLR）n10上图为保护环终端的基本

4、结构，它的基本原理是通过在PN结外侧设立若干个浮动P型环（FLR），来降低PN结的电场，尤其在PN的表面和边缘位置的电场，每个保护环均承担一定的电压，它的特点是结构设计复杂、占硅表面积较多，适用的电压在200V以上。电压越高，所需的保护环数目增加，另外，环与环之间的距离必须严格设计，距离太大台小都会影响分压效果。复合结构上图为将场板终端和保护环结构结合起来的一种复合结构，它的基本原理是以保护环结构来降低PN结电场，以场板结构来减低最外面保护环PN的表面和边缘位置的电场，它的特点是结构比纯保护环紧凑、且耐压稳定性

5、强，适用的电压在600V以上。112工艺器件模拟2.1工艺模拟主要介绍基于SUPREM计算机模拟程序的介绍与使用。SUPREM计算机模拟是一个用于工艺模拟的最常用工具，以下为一个输入文件实例：#titleCell(10,7)simulationof650VNforwfr(22.8ohm.cm,58um)linexloc=5spac=0.15linexloc=10spac=0.1linexloc=13.5spac=0.15lineyloc=58spac=0.5lineyloc=59spac=0.5initc.ars

6、enic=8.6e17orientation=100space.mult=2epitaxytime=100temp=1200thickness=58divisions=150dy=0.01ydy=0.00phosphorusconc=1.89e14implantphosphordose=1.5e12energy=80tilt=0gauss#gateoxidationandenhancedrivediffustime=5temp=1050f.n2=10f.o2=0.5diffustime=52temp=1050f

7、.o2=5.0f.hcl=0.000325diffustime=120temp=1175nitroextractname="gate"thicknessmaterial="SiO~2"x.val=10#polydepositionandopeningdepositpolythick=1.0divisions=5depositphotoresthickness=1div=3etchphotoresp1.x=10leftetchpolyp1.x=10leftstructureoutfile=1CW065-1007to

8、nyplot1CW065-1007#Channelimplantanddriveinimplantborondose=5.5e13energy=80tilt=0gaussetchphotoresalldiffustime=120temp=1175nitrostructureoutfile=2CW065-1007tonyplot2CW065-100712#sourceimp