用ISE对P沟VDMOS进行仿真设计.ppt

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1、用ISE对P沟VDMOS进行仿真设计西安卫光科技有限公司2010.10.23引言功率VDMOS是新一代大功率半导体器件，主要优点是开关速度快、驱动功率小、安全工作区宽、温度稳定性好，正在取代传统的双极型大功率半导体器件，市场需求量巨大，主要是N沟VDMOS。但在音响功放等应用方面需要N沟、P沟器件配对使用，因而P沟VDMOS也有一定的市场需求。本文主要介绍P沟VDMOS的设计。结构和主要参数（一）结构图1P沟VDMOS结构示意图结构和主要参数（二）主要参数：（1）最大漏极饱和电流最大漏极饱和电流由氧化层

2、厚度、沟道的宽长比等决定（2）阈值电压阈值电压由氧化层厚度、沟道表面浓度决定（3）耐压耐压由外延层厚度和杂质浓度决定结构和主要参数（二）主要参数：（4）导通电阻主要包括沟道电阻、JFET区电阻和外延电阻（5）漏端电压恒定时的跨导跨导由氧化层厚度和沟道的宽长比决定（6）栅电荷：与栅源电容Cgs、栅漏电容Cgd有关P沟VDMOS的基本参数确定（一）基片的选择首先确定衬底的晶向、杂质类型、衬底的电阻率或浓度（浓度高会使衬底反扩散非常严重，影响器件耗尽层宽度；衬底浓度过低会加大器件衬底电阻所占比值）。其次在确定外

3、延层，外延层的电阻率是影响器件耐压与导通电阻的关键因素，电阻率ρ越大(掺杂浓度越小)，则器件的击穿电压越大。然而，导通电阻R也相应增大，因此，在满足击穿要求的前提下，电阻率ρ越小(外延掺杂浓度越大)越好。P沟VDMOS的基本参数确定（二）器件尺寸的设计器件的单胞尺寸即器件的JFET宽度与元胞体区宽度之和。由于JFET宽度与元胞体区宽度直接影响电流密度和特征电阻，为了提高这两个参数指标，除了要使JFET宽度与元胞体区宽度保持最合适的比例关系，同时还要减少单胞面积。单胞面积受工艺条件的限制（三）ISE工艺仿真

4、P沟VDMOS器件采用多晶硅栅自对准技术制造。是在有源区形成后，生长栅氧、淀积多晶栅，用栅来做屏蔽，通过注入、退火等形成器件的源漏区。P沟VDMOS的基本参数确定工艺步骤（1）在<100>P+硅衬底上外延P-外延层；（2）热氧化形成场氧化层；（3）光刻栅区SiO2，热氧化形成薄栅氧化层；（4）CVD淀积多晶硅栅、多晶掺杂；（5）N-body注入及推进；（6）P+注入/退火，形成P+源区；（7）N+注入/退火；（8）CVD淀积栅/源隔离介质、光刻源极/栅极引线孔；（9）淀积正面铝电极，光刻源极/栅极图形、铝

5、硅合金；（10）CVD表面钝化、光刻键合点。器件模拟和电参数仿真结果由仿真确定器件的外延层厚度为11μm、电阻率为5.6Ω·cm，主要的结构参数为：多晶硅栅长12μm；多晶厚度500nm；Nbody区结深2.8μm，沟道宽度1.8μm，场氧厚8000Å，栅氧厚度600Å。器件模拟和电参数仿真结果电压仿真器件模拟和电参数仿真结果表1VDMOS器件仿真参数静态参数要求值仿真值测试条件BVDS-100V-124VVgs=0V，Id=1mARon200mΩ150mΩVgs=-10V，Id=-11AVth-2～-4

6、V2.4VVds=Vgs，Id=-250uA动态参数Td(on)35ns16nsVdd=-50VId=-18ARg=9.1ΩVgs=-10VTr85ns42nsTd(off)85ns57nsTf65ns34ns结论用ISE实现对P沟VDMOS器件结构和工艺流程的完整设计，能够帮助企业大大缩短设计生产周期，节约生产成本。谢谢！