【摘 要】
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功率VDMOSFET是功率电力电子器件的主流产品之一.它在大功率开关、功率放大器等领域中的应用日益广泛.VDMOSFET具有高输入阻抗,低导通电阻,大输出电流,开关速度快,工作频率高
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功率VDMOSFET是功率电力电子器件的主流产品之一.它在大功率开关、功率放大器等领域中的应用日益广泛.VDMOSFET具有高输入阻抗,低导通电阻,大输出电流,开关速度快,工作频率高,无二次击穿,安全工作区宽,跨导线性好,放大失真小,热稳定性好等特点.本文主要工作是利用集成电路工艺仿真软件TSUPREM-Ⅳ和器件电路模拟软件MEDICI对平面型N沟增强型VDMOSFET进行了工艺以及器件结构和版图的优化设计,给出了该器件的纵横向结构参数,材料的物理参数和版图.结构的优化设计使单胞密度达到500万个/cm<2>.该器件的设计主要目的在于确保耐压和输出电流条件下,既要扶得低导通电阻,又要尽可能减少芯片面积,保证足够高的制造成品率.为此我们首先对导通电阻与结构参数之间的关系进行了大量的研究,利用模拟软件,通过计算机进行大量的计算,然后依工艺条件选择适当的结构参数,使其芯片面积达到最小化,从而使成本最低.本设计还考虑了抗ESD保护电路问题.总之,本文所设计的低压大电流VDMOS晶体管的整体技术水平已经接近国外同类型产品,在性能上完全可以替代国外同类型产品.另外本文还分析了平面型VDMOS功率管在小尺寸时准饱和效应的成因,并对其进行了理论分析和模拟验证.研究结果表明,在晶体管导通状态下,由于寄生JFET电阻R<,j>和MOS沟道电阻R<,ch>的分压作用,致使在MOS沟道内载流子漂移速度由饱和变为不饱和,而在奇生JFET沟道中载流子漂移速度由不饱和变为饱和,从而决定整个器件的输出特性,导致器件在高栅源电压V<,GS>时,器件漏端电流I<,DS>大小与栅源电压V<,GS>无关,这就是准饱和效应.
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