资源描述：
《高压功率MOSFET结终端保护技术及其组合优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、《现代电子技术》2006年第11期总第226期测试·测量·自动化高压功率MOSFET结终端保护技术及其组合优化设计1,211,2陈利,李开航,郭东辉(1.厦门大学福建厦门361005;2.厦门元顺微电子技术有限公司福建厦门361005)摘要:场板与场限环是用来提高功率MOSFET抗电压击穿能力的常用结终端保护技术,文章将分别介绍场板与场限环结终端保护技术各自的特点和耐压敏感参数,通过场板和场限环的互补组合来优化设计一款高耐压的VDMOS器件结构,最后采用ATHENA(工艺模拟)和ATLAS(器件模拟)工具来仿真验证优化设计的结果。关
2、键词:高压;功率MOSFET;结终端保护;场板;场限环+中图分类号:TN32314文献标识码:B文章编号:1004373X(2006)1107104OptimizedDesignofJunctionTerminationTechniquesandCombinationforHighvoltagePowerMOSFET1,211,2CHENLi,LIKaihang,GUODonghui(1.XiamenUniversity,Xiamen,361005,China;2.XiamenUnisonicTechnologiesCo.Ltd.,
3、Xiamen,361005,China)Abstract:FieldplatesandfieldlimitingringsareusuallyusedasjunctionterminationtechniquesforhighvoltagepowerMOSFET.Thepaperintroducesthebasicprincipleofthemrespectively.Accordingtotheoptimizedsensitiveparametersoftheiravalanchebreakdowncharacteristics,
4、wedesignahighblockingvoltagepowerMOSFETusingfieldplatesandfieldlimit2ingrings′complementarycombination.AndweuseATHENAandATLASforexperimentalverification.Keywords:highvoltage;powerMOSFET;junctionterminationtechnique;fieldplate;fieldlimitingring率效应造成的PN结击穿,并且他们结构简单,工艺兼容1
5、引言性好,FP和FLR的结合使用显然可以提高功率MOSFET[3]现代功率器件的基本要求是能够耐高压且大电流工的整体耐压性能。作。其中,硅基功率MOSFET通常是通过并联大量的结终端保护是高压功率MOSFET设计的一个重要环MOS单元形成宽长比大的MOS功率器件,以保证实现大节。对于场板技术和场限环技术,科研工作者进行了许多[4～7]电流工作。但是,对于高压工作的MOSFET来说,位于器分析工作,并建立了各种优化设计方法。但是,这些件中间的各并联MOS单元间的表面电压大致相同,而位文献中的分析和设计方法都偏于理论或理想化,比如文献于
6、边界(即终端)的MOS单元与衬底表面的电压却相差很[3]对FP结构的优化设计是建立在场板长度无限大的假大,往往引起表面电场过于集中造成了器件的边缘击穿。设前提下,而实际器件场板长度是有限的,文献[4]的方法因此,为了保证硅基功率MOSFET能够在高压下正常工仅适用于穿通(PunchThrough)工作方式,而文献[5～7]作,通常需要在器件边界处采取措施即结终端保护技的理论推导以及公式显得非常复杂,这些分析或设计方法术[1],来减小表面电场强度,提高MOS功率器件PN结击很难应用于实际器件的设计。为了能够获得和实现性能好的高压功率M
7、OSFET,穿电压。本文对FP和FLR两种结终端保护技术进行了理论分析目前结终端保护技术主要有场扳(FieldPlate,FP)、场和优化,通过组合使用FP技术和FLR技术,设计了一款限环(FieldLimitingRing,FLR)、结终端扩展(Junction[8]耐压超过500V的VDMOS功率器件,该功率器件具有TerminationExtention,JTE)和横向变掺杂(Variationof[2]占用的芯片面积小、成本低的优点。LateralDoping,VLD)等。其中,FP和FLR组合使用是一种改善表面击穿特性常用
8、的有效方法。FP可以有效地2FP技术和FLR技术的理论分析和优化设计抑制表面电荷引起的低击穿,FLR则可以减缓平面结曲2.1FP技术[9]收稿日期:20051214场板是提高平面结击穿电压的一种很有效的方法,基金项目:国家火炬计划项目
