采用挖槽填充工艺的DMOS的雪崩耐量研究

作     者：邓光敏 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李泽宏

授予年度：2013年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：超结 DMOS UIS 雪崩耐量 

摘      要：非箝位电感开关过程（UIS）引起的器件失效是DMOS器件应用过程中最主要的失效形式，雪崩耐量是衡量DMOS器件UIS特性的一个重要参数，提高DMOS的雪崩耐量可以很好解决UIS失效问题，因此，雪崩耐量的研究具有重要的意义。超结DMOS打破了传统VDMOS结构的“硅极限，其耐压和导通电阻的折中关系最好，是电力电子领域相对理想的功率开关器件，基于此，本文重点研究超结DMOS的雪崩耐量问题及提高方法。本文主要内容如下： 1、首先介绍了超结结构的原理及其制备工艺，介绍超结DMOS器件的结构、工作原理和DMOS器件雪崩耐量测试原理。利用DMOS器件的相关理论，研究超结DMOS影响其动态过程的寄生电容和关断过程。分析超结DMOS器件的UIS失效机理，提出提高其雪崩耐量的方法，包括工艺、版图和新的器件结构。 2、对超结DMOS器件进行结构和版图的设计。根据工艺线能力，选用合理的工艺流程。采用TCAD软件TSUPREM4和MEDICI对器件结构进行仿真设计。用版图绘制软件LEDIT进行超结DMOS的版图设计。对流片样品的动静态参数和雪崩耐量进行测试，第一次流片结果表明，静态参数中耐压大于650V，雪崩耐量低于5.30mJ。其后通过工艺、版图等解决办法，重新进行设计，第二次流片测试结果表明超结DMOS器件的雪崩耐量为2086mJ，可知通过改进设计，雪崩耐量得到了很大的提高。 3、提出了一种优化了雪崩电流路径的超结DMOS器件。介绍了该新型超结DMOS器件的结构，提高雪崩耐量的原理，利用MEDICI混合仿真模型对比分析了新型超结DMOS器件和普通超结DMOS器件的击穿特性和UIS特性。仿真结果显示新型超结DMOS器件与普通超结DMOS器件具有相同外延层厚度和掺杂浓度时，其最大雪崩耐量能提高39%。