【摘 要】
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NexFET器件作为一种新型功率MOSFET器件,其兼具低导通电阻、低栅极寄生效应、高可靠性、高电流密度以及大电流能力等优点,且工艺简单易实现。但由于NexFET器件结构输出电容较大,使得器件输出效率降低,因此如何降低NexFET器件的输出电容,成为了本文NexFET器件的研究方向之一。同时,在功率半导体器件不断发展的背景下,市场对NexFET器件的可靠性要求越来越严格,因此如何进一步降低NexF
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NexFET器件作为一种新型功率MOSFET器件,其兼具低导通电阻、低栅极寄生效应、高可靠性、高电流密度以及大电流能力等优点,且工艺简单易实现。但由于NexFET器件结构输出电容较大,使得器件输出效率降低,因此如何降低NexFET器件的输出电容,成为了本文NexFET器件的研究方向之一。同时,在功率半导体器件不断发展的背景下,市场对NexFET器件的可靠性要求越来越严格,因此如何进一步降低NexFET器件表面电场强度,提高器件可靠性,也成为了本文研究重点。基于此,本文对标相关产品,设计了20 V P沟道NexFET器件,并开展了降低器件表面电场以及输出电容的关键技术研究。本文的主要研究内容如下:1、对Source down NexFET结构以及Drain down NexFET结构的工作原理以及技术特点进行了深入分析,选定Source down NexFET结构为本设计所采用结构,并根据对标产品测试结果,制定设计指标,同时完成了器件工艺流程设计。对器件关键结构工艺参数进行分析,结合分析结果,设计得到了满足设计指标的20 V P沟道NexFET器件,并完成了器件版图布局设计。2、开展了降低NexFET器件表面电场的关键技术研究,提出一种带有双场板结构的P沟道NexFET器件结构。该结构通过双场板结构提高P LDD区局部表面电场强度,从而降低表面电场峰值,提高器件可靠性,同时双场板结构能够加强场板与P LDD区之间的电荷平衡作用,使器件密勒电容能够得到一定程度的优化,提高器件的开关性能。根据仿真结果,与传统Source down NexFET结构相比,带有双场板结构的P沟道NexFET器件结构表面栅极底部电场强度峰值由3.25×10~5V/cm降低到了2.75×10~5 V/cm,同时,器件密勒电容从24.8 p F降低到15.6 p F。3、开展了降低NexFET器件输出电容的关键技术研究,提出一种带有Triple RESURF结构的P沟道NexFET器件结构,该结构引入N-buried层加强P LDD区的耗尽程度,使器件输出电容和密勒电容降低,根据仿真结果,器件输出电容由997p F降低至了773 p F,同时器件的密勒电容由24.8 p F降低至7.3 p F;提出一种带有P-buried层的P沟道NexFET器件,该结构引入P-buried层,在漏极电压增大到一定程度时耗尽区发生联结,源漏之间耗尽区宽度展宽,使得器件输出电容减小,同时器件耐压提高,根据仿真结果,器件输出电容由997 p F降低至了917 p F,器件击穿电压绝对值由28.8 V增大到39.6 V。
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