低壓VDMOS器件的研究與應(yīng)用.pdf

1、低壓VDMOS是現(xiàn)如今主流的功率半導(dǎo)體器件之一，具有開關(guān)速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點，在電力電子領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛應(yīng)用。低壓VDMOS的溝槽型結(jié)構(gòu)由于消除了平面型VDMOS的頸區(qū)電阻，大大減小了導(dǎo)通電阻，增加了元胞密度，提高了功率半導(dǎo)體的電流處理能力，市場前景更為看好。因此，對溝槽型低壓VDMOS的研制有極大的現(xiàn)實意義。
　　本文首先給出了溝槽型VDMOS的閾值電壓和導(dǎo)通電阻表達(dá)式，公式揭示了其與器件寬長比、柵氧化層

2、電容和溝道載流子遷移率等參數(shù)之間的關(guān)系；基于器件擊穿特性提出了器件終端結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。然后，提出了溝槽型VDMOS器件的一種二端口應(yīng)用--VDMOS二極管，重點推導(dǎo)了考慮襯底正偏效應(yīng)的正向壓降、單位寬度上的電流表達(dá)式，分析了其與柵氧化層厚度、襯底摻雜濃度之間的關(guān)系，闡述了短溝道效應(yīng)對漏電流的影響，并給出了漏電流表達(dá)式。最后，在理論分析的基礎(chǔ)上，利用工藝仿真軟件Tsuprem4和電學(xué)特性仿真軟件Medici，分別對溝槽型VDMOS和VDM

3、OS二極管進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬和電學(xué)特性的仿真，仿真結(jié)果與理論相符合，研究了元胞尺寸與技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系，給出了最佳設(shè)計方案。
　　本文實現(xiàn)了75V/82A溝槽型VDMOS器件和80V/10A VDMOS二極管的設(shè)計。流片測試的結(jié)果表明：溝槽型VDMOS器件的擊穿電壓大于85V，閾值電壓為2.9V，導(dǎo)通電阻為7-9mΩ，與計算機(jī)仿真的結(jié)果相吻合，并且完全符合該類型器件的設(shè)計指標(biāo)。該產(chǎn)品已在電動車控制電路上試用，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)；VDMOS