75V溝槽型功率MOSFET的特性研究.pdf

1、功率MOSFET廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子等行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域里，相比于其他結(jié)構(gòu)，具有導(dǎo)通電阻低、開關(guān)速度快、頻率特性好等特點(diǎn)的溝槽型功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(UMOSFET，簡(jiǎn)稱UMOS)結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于高頻中低壓場(chǎng)合，其優(yōu)越性不言而喻。節(jié)能減排要求功率MOSFET在保證一定的擊穿特性的情況下進(jìn)一步降低功耗，本文將完成對(duì)75VUMOS元胞的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，減小導(dǎo)通電阻，從而降低導(dǎo)通損耗實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
　　 本文首先進(jìn)行UMOS體區(qū)的研究，在改變摻雜劑量、注入

2、能量和退火時(shí)間條件后，觀察體區(qū)結(jié)深及形狀的變化，進(jìn)而得出它們對(duì)UMOS性能參數(shù)的影響。仿真發(fā)現(xiàn)，在固定了柵氧工藝之后，閾值電壓只受體區(qū)摻雜影響，而導(dǎo)通電阻和擊穿電壓BV(BreakdownVoltage)皆隨體區(qū)結(jié)深的增加而增加，柵漏電容減小，以此選擇合理的工藝條件。為了保證UMOS較高的耐壓性，我們觀察得到體區(qū)結(jié)深和柵極溝槽深度相平的UMOS其耐壓較好，因此選擇此時(shí)工藝條件實(shí)現(xiàn)本文中的UMOS。
　　 為了減小元胞尺寸，增大芯

3、片的電流密度，本文采用源極溝槽式接觸。源極溝槽式接觸除了改變擊穿時(shí)的電流路徑外還可以減小器件的特征導(dǎo)通電阻，且其深度對(duì)UMOS性能參數(shù)也會(huì)產(chǎn)生影響，通過仿真比較最后選擇溝槽接觸深度為0.45μm。在體區(qū)結(jié)深和溝槽接觸深度選定的工藝下，器件的擊穿電壓BV為83.04V，閾值電壓是2.903V;VGS=10V下的導(dǎo)通電阻為42240.830Ohm;VDS=25V測(cè)量得到的柵漏電容是3.415E-02fF。
　　 為了進(jìn)一步減小UMO

4、S的導(dǎo)通電阻，我們?cè)谠心Ｐ蜕线M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):在N+有源區(qū)注入之前先注入一次高能量小劑量的N型離子，降低溝槽表面的P型離子濃度，既保證了器件的擊穿電壓基本不變，又沒有增加額外的掩膜，同時(shí)可以有效地降低器件的導(dǎo)通電阻，閾值電壓也會(huì)有所降低。在這篇論文中我們采取一種工藝上更易實(shí)現(xiàn)的方法來減小導(dǎo)通電阻，約降低了10.4％。
　　 此外本文還采用另一種方案來降低導(dǎo)通電阻，即采用淺結(jié)模型。通過縮小導(dǎo)電溝道長(zhǎng)度來降低導(dǎo)通電阻，在源極溝槽接觸孔