高压功率半导体开关器件结终端的比较研究

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本文主要研究高压功率半导体器件的结终端技术。利用仿真手段设计与验证了四种适用于1700V功率器件的结终端,包括场限环(FLR)、具有偏移场板的场限环、结终端延伸(JTE)、深槽(DT)等。其中,场限环终端利用双曲线法得到;具有偏移场板的场限环终端利用现有的结构对环宽、环间距、场板长度等参数做适当的调整得到优化的结构;结终端延伸结构是通过调整注入区的注入剂量、注入区长度、注入区结深等参数实现;深槽终端是在深槽中填充低介电常数电介质,通过调整深槽的宽度与深度实现的。对这四种结终端技术在漏电流与击穿硬度、面积效率、终端效率、对界面电荷的敏感程度和动态下对结终端的影响等方面做了分析比较。 仿真结果显示,这四种结终端技术各有优缺点。场限环终端的面积效率与终端效率都较低,分别为80.2%与81.3%,对界面电荷比较敏感,界面电荷密度增大到1×1011/cm2时击穿电压下降了7.48%,击穿电压随着dV/dt的增大而减小;具有偏移场板的场限环终端的面积效率与场限环终端相近,对界面电荷不太敏感,同样的界面电荷条件下击穿电压下降6.02%,动态下击穿电压基本保持恒定;JTE终端面积效率居中,达到86.64%,终端效率比场限环稍高,达到81.1%,对界面电荷比较敏感,击穿电压随着dV/dt的增大而增大;深槽终端面积效率与终端效率最高,分别为93.7%和95.18%,对界面电荷不太敏感,击穿电压随着dV/dt的增大而增大。在四种结构中,深槽终端的各项特性都比较好,但需要刻蚀深槽,工艺上较难实现。
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