具有高K介質(zhì)槽的功率MOS研究.pdf

1、基于對(duì)常規(guī)VDMOS、超結(jié)Super Junction和高K材料的研究，研究了新型的高K介質(zhì)槽功率MOSFET，旨在優(yōu)化VDMOS的擊穿電壓與比導(dǎo)通電阻等性能，本文研究了四種具有高K介質(zhì)槽的新型功率VDMOS器件。
　?。?）具有高K介質(zhì)槽的超結(jié)VDMOS（HK SJ VDMOS），該結(jié)構(gòu)在常規(guī)的槽柵超結(jié)VDMOS的槽柵下方做了高K介質(zhì)延伸槽。柵極、高K介質(zhì)和漂移區(qū)形成了一個(gè)MIS電容，起到了輔助耗盡漂移區(qū)，提高了漂移區(qū)的摻雜濃度

2、從而降低了比導(dǎo)通電阻，優(yōu)化漂移區(qū)電場(chǎng)分布的作用，并且緩解了超結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)電荷非平衡的敏感性的問(wèn)題。仿真得到了擊穿電壓BV=180V，比常規(guī)SJ VDMOS結(jié)構(gòu)提高12％，比導(dǎo)通電阻Ron,sp=1.58mΩ·cm2，比常規(guī)SJ VDMOS結(jié)構(gòu)減小50%。然后提出了一種采用小角度注入形成超結(jié)的可行的工藝方案。
　?。?）具有高K介質(zhì)槽的槽柵VDMOS（HK TG VDMOS），與HK SJ VDMOS結(jié)構(gòu)相比，避免了電荷非平衡的問(wèn)題，可

3、以做到更小元胞尺寸。仿真得到了 BV=172V的擊穿電壓，比常規(guī)TG VDMOS提高15%，得到了Ron,sp=0.85mΩ·cm2的比導(dǎo)通電阻，比常規(guī)TG VDMOS減小了67%。
　　（3）具有半高K介質(zhì)槽的VDMOS（Semi-HK VDMOS），高K介質(zhì)槽兩邊的漂移區(qū)由高摻雜的窄N柱區(qū)和低摻雜N型漂移區(qū)構(gòu)成，N+漏區(qū)上方有N-buffer層作為漂移區(qū)的一部分，其厚度兼顧擊穿電壓和工藝難度。高 K介質(zhì)槽仍起到輔助耗盡和優(yōu)化漂

4、移區(qū)電場(chǎng)分布的作用，但無(wú)需考慮超結(jié)的電荷非平衡的問(wèn)題。仿真得到了擊穿電壓BV=620V，比常規(guī)Semi-SJ結(jié)構(gòu)提高了33%，得到了比導(dǎo)通電阻Ron,sp=10.8mΩ·cm2，比常規(guī)的Semi-SJ結(jié)構(gòu)降低了12%。
　?。?）具有高K介質(zhì)槽和N/N-柱的低阻VDMOS（HK N/N-VDMOS），由于高 K介質(zhì)的引入會(huì)增大柵漏電容，因而會(huì)影響器件的動(dòng)態(tài)特性。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，這里介紹一種具有高K介質(zhì)槽的低阻N/N-柱區(qū)的VDMOS