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沟槽型MOSFET具有导通电阻低、开关速度快等优点,其在中低压功率MOSFET领域内占据了主要的市场份额。在功率MOSFET的设计中,其导通电阻受到击穿电压的限制而难以大幅度降低,而超结结构的出现缓解了导通电阻与击穿电压这一矛盾的关系。超结理论最初是针对高压设计而提出,但其也适用于中低压领域。而在中低压领域,基于超结理论的功率MOSFET中较为显著的是一种称为屏蔽栅沟槽型MOSFET的结构,该结构能在降低导通损耗的同时使开关损耗减小。因此,对屏蔽栅沟槽型MOSFET进行深入研究,并在相关基础上进行改良或优化具有重要的意义。 本文主要是对低压屏蔽栅沟槽型MOSFET的元胞和终端进行研究,具体的研究内容如下: (1)优化设计了一款60V屏蔽栅沟槽型MOSFET的元胞结构。首先由电荷平衡原理计算出器件的主要参数,之后借助TCAD仿真软件对主要参数进行合理优化并分析主要参数对器件性能的影响,最终得到一组最优的结构参数组合。另外,对传统沟槽型MOSFET与所优化的屏蔽栅沟槽型MOSFET的性能进行仿真对比,对比结果表明,在近似相同的击穿电压下,与传统沟槽型MOSFET相比,所优化的屏蔽栅沟槽型MOSFET的特征导通电阻降低了59.4%,特征栅漏电荷降低了59.7%,这两项参数综合表现为器件优值(FOM=Ron, sp×Qgd,sp)降低了83.6%。 (2)为了改善屏蔽栅沟槽型MOSFET漂移区电场分布不均匀的问题,把已优化的60V屏蔽栅沟槽型MOSFET的侧氧分成三个阶梯,通过合理控制每个阶梯的长度和厚度来调制漂移区的电场分布。仿真结果表明,在近似相等的击穿电压下,与已优化的屏蔽栅沟槽型MOSFET相比,所设计的多阶梯侧氧屏蔽栅沟槽型MOSFET的特征导通电阻和特征栅漏电荷分别降低了11.7%和17.4%,器件优值降低了27.0%。 (3)在传统屏蔽栅沟槽型MOSFET的终端结构基础上,优化了所设计的多阶梯侧氧屏蔽栅沟槽型MOSFET的终端结构,同时分析了深槽间距与终端宽度对终端区击穿电压的影响,通过多次的仿真最终得到了满足设计要求、面积较小且制备工艺与元胞区兼容的终端结构。