易集成的槽型低阻功率MOSFET研究.pdf

1、隨著耐壓（BV）的增加，功率MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Filed-Effect Transistor）需要長的漂移區(qū)和低的漂移區(qū)摻雜濃度，這使得功率MOSFET的耐壓和比導(dǎo)通電阻（Ron,sp）之間存在Ron,sp∝BV2.3~2.6的相互制約關(guān)系，即“硅極限”。
　　功率VDMOS（Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor Fie

2、ld-Effect Transistor）具有小的元胞尺寸，且易并聯(lián)產(chǎn)生大電流，但無法進行集成；功率LDMOS（Lateral Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）易于進行集成，但不易并聯(lián)且具有大的元胞尺寸。為了結(jié)合功率 VDMOS和LDMOS的優(yōu)點，同時有效緩解“硅極限”問題，本文提出三種可集成的槽型功率MOS器件。
　?。?）提出一

3、種具有槽源和槽柵結(jié)構(gòu)的功率MOSFET。新結(jié)構(gòu)具有從器件表面延伸至襯底的槽源和槽柵結(jié)構(gòu)，使其具有元胞尺寸小、易集成、可并聯(lián)產(chǎn)生大電流的特點。反向耐壓時，槽源和槽柵對漂移區(qū)進行輔助耗盡，優(yōu)化電場分布，在器件耐壓不受影響的情況下，可以顯著提高漂移區(qū)的摻雜濃度，降低器件的比導(dǎo)通電阻；正向?qū)〞r，漂移區(qū)靠近槽柵一側(cè)會形成高濃度的電子積累層，產(chǎn)生一條低阻導(dǎo)電通道，進一步降低器件的比導(dǎo)通電阻。仿真結(jié)果表明，新結(jié)構(gòu)的耐壓為61V時，比導(dǎo)通電阻僅為0.

4、13mΩ·cm2，打破了BV和Ron,sp之間的“硅極限”關(guān)系。
　　（2）提出一種具有分裂柵結(jié)構(gòu)的槽源槽柵功率MOSFET。新結(jié)構(gòu)具有槽柵結(jié)構(gòu)和槽源結(jié)構(gòu)，其中槽柵結(jié)構(gòu)采用分裂柵形式。這種槽柵結(jié)構(gòu)包括兩部分柵導(dǎo)電材料，它們被介質(zhì)隔離開，并接在不同的電極上。分裂柵結(jié)構(gòu)減小了新結(jié)構(gòu)柵漏電容，使其具有好的動態(tài)性能。仿真結(jié)果表明，新結(jié)構(gòu)擊穿電壓為61V，比導(dǎo)通電阻為0.12 mΩ·cm2，柵漏電荷為0.12nC×10-5/μm。
　

5、　（3）提出一種具有高K介質(zhì)的功率MOSFET。新結(jié)構(gòu)具有許多相同的子單元，子單元內(nèi)具有高K介質(zhì)延伸柵，高K介質(zhì)延伸柵包括槽柵及其下方的高K介質(zhì)。這些子單元相互并聯(lián)構(gòu)成新結(jié)構(gòu)的核心區(qū)域，核心區(qū)域外側(cè)依次設(shè)置介質(zhì)槽和漏極延伸區(qū)，介質(zhì)槽用于隔離核心區(qū)域和漏極延伸區(qū)。在反向耐壓時，高K介質(zhì)對漂移區(qū)產(chǎn)生強烈的輔助耗盡作用，提高漂移區(qū)濃度，調(diào)制電場分布，提高耐壓并降低器件比導(dǎo)通電阻；在正向?qū)〞r，漂移區(qū)靠近高 K介質(zhì)一側(cè)形成一條高濃度的低阻導(dǎo)電通