功率VDMOS设计与优化方法的研究

发布时间：2017-05-24 01:00

  本文关键词：功率VDMOS设计与优化方法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年功率MOs管和功率集成电路的发展越来越快,在汽车电子、变频器、开关电源、电机调速器、高频振荡器等领域的应用也越来越广,为了满足人们的需求陆续研制出了各种结构的功率VDMOS场效应晶体管有超结结构、半超结结构等。这些新型结构的出现无不是为了提高功率VDMOS的击穿电压,降低导通电阻,提高开关频率这些重要的性能指标。功率VDMOS的设计主要需要考虑的就是器件的结构和工艺,新型结构的出现都是在传统结构的VDMOS基础上进行改进而来的,但是纵观近几年功率VDMOS的发展,新结构的提出仅仅只是改变了某一项性能而已,并且在工艺上也有较大的难度制作成本也增高。本文在传统功率VDMOS结构的基础上从器件的结构参数入手,针对在不同的结构参数下研究器件性能的改变。主要包括：击穿电压和导通电阻的影响因素、器件各结构参数对纵向电场的影响、源漏之间寄生电容的影响因素。(1)击穿电压和导通电阻的影响因素：通过修改器件的外延层厚度与外延层掺杂浓度仿真在不同的结构尺寸下击穿电压和导通电阻的变化趋势,在固定的参数范围内使器件的击穿电压尽量大,导通电阻尽量小。并且进行对比分析,得到最佳的设计参数和最优的设计方法。(2)器件的纵向电场：修改器件的外延层厚度、外延层掺杂浓度、P-body间距、P-body结深、栅源电压、源漏电压仿真得到在不同的尺寸下VDMOS垂直方向上电场的分布和最大电场点位置的改变,并且定性的给出电场随这些参数的变化规律。(3)源漏电极之间寄生电容的影响因素：改变VDMOS的外延层厚度、外延层掺杂浓度和栅源电压,在不同的尺寸下仿真其C-V特性曲线,分析得到VDMOS源漏之间的寄生电容随外延层厚度、外延层掺杂浓度、栅源电压变化的规律。为了尽量增大其开关频率,减小电极间的寄生电容,根据分析得到最佳的设计尺寸,优化器件的性能。
【关键词】：VDMOS 纵向电场 击穿电压 导通电阻 寄生电容
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN386
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 引言8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 功率器件的发展概况10-12
• 1.2 国内外发展现状12-13
• 1.3 本课题研究主要内容13-14
• 1.4 本课题研究目的与意义14-16
• 第二章 VDMOS工艺原理与结构的建立16-20
• 2.1 VDMOS工艺与原理16-17
• 2.2 VDMOS的I-V特性17-18
• 2.3 VDMOS器件结构的建立与仿真18-20
• 第三章 VDMOS击穿电压与导通电阻的研究20-28
• 3.1 击穿电压与导通电阻的主要影响因素20-26
• 3.1.1 外延层厚度对击穿电压和导通电阻的影响20-25
• 3.1.2 外延层掺杂浓度对击穿电压和导通电阻的影响25-26
• 3.2 本章研究结果对VDMOS设计优化的指导作用26-27
• 3.3 本章小结27-28
• 第四章 VDMOS的电场分布与准饱和效应28-42
• 4.1 电场对器件性能的影响28-29
• 4.2 外延层厚度对电场分布的影响29-31
• 4.3 外延层掺杂浓度对电场分布的影响31-33
• 4.4 P-body间距对电场分布的影响33-34
• 4.5 P-body结深对电场分布的影响34-37
• 4.6 栅源电压(V_(GS))改变对VDMOS电场的影响37-39
• 4.7 源漏电压(V_(DS))改变对VDMOS电场的影响39-40
• 4.8 本章研究结果对VDMOS设计优化的指导作用40-41
• 4.9 本章小结41-42
• 第五章 定量分析结构参数对击穿电压和导通电阻的影响42-43
• 5.1 外延层厚度对击穿电压和导通电阻影响的定量分析42
• 5.2 外延层掺杂浓度对击穿电压和导通电阻影响的定量分析42-43
• 第六章 VDMOS寄生电容的研究43-49
• 6.1 外延层厚度对源漏之间电容分布的影响44-45
• 6.2 外延层掺杂浓度对源漏之间电容分布的影响45-46
• 6.3 栅源电压(V_(GS))对源漏之间电容分布的影响46-48
• 6.4 本章小结48-49
• 第七章 结论49-51
• 参考文献51-55
• 在学期间的研究成果55-56
• 致谢56

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本文编号：389446