国产VDMOS电离辐射环境中的敏感参数研究

分析了国产VDMOS(Vertical Double-diffusion MOSFET)总剂量试验数据,并比较了辐照环境中不同偏置下电学参数的变化差异,发现新工艺研制的VDMOS器件辐照敏感参数为击穿电压和阈值电压。根据试验结果得到考核VDMOS辐照可靠性的有效试验方法:击穿电压抗辐照考核时应采用漏偏置,阈值电压抗辐照考核时应采用栅偏置。

功率VDMOS器件的研究与发展

简要介绍了垂直双扩散功率场效应晶体管(VDMOS)的研究现状和发展历史。针对功率VDMOS器件击穿电压和导通电阻之间存在的矛盾,重点介绍了几种新型器件结构(包括沟槽栅VDMOS、超结VDMOS、半超结VDMOS)的工作原理和结构特点,以及其在制造工艺中存在的问题。对不同器件结构的优缺点进行了比较分析。对一些新型衍生结构(包括侧面多晶硅栅VDMOS、边氧沟道VDMOS和浮岛VDMOS)的特点进行了分析,叙述了新型SiC材料在VD-MOS器件中应用的最新进展,并指出了存在的问题和未来发展趋势。

900V超结VDMOS的设计

超结MOSFET具有优越的静态直流特性。在已有成功设计600 V超结VDMOS经验的基础上,提出了相应的工艺方法。利用TCAD仿真软件,对主要的工艺参数和器件电学参数进行仿真优化,得到击穿电压为929 V、比导通电阻为23.67 m Ω·cm2的超结VDMOS。

VDMOS结构击穿电压的设计与分析

本文引用了附加有浮动电位保护环和场板的ＶＤＭＯＳ结构击穿电压的解析表达式，描述了浮动电位保护环和场板效应对穿通击穿电压的改进，经比较理论结果与测量数据有较好的一致性。

具有ESD防护及过流保护功能的VDMOS设计

提出了一种芯片集成实现ESD防护及过流保护功能的VDMOS器件设计。在对电流采样原理分析的基础上,提出了一种适用于功率器件的局域电流采样方法及对应的过流保护电路结构,该方案具有结构简单、低功耗的特点。利用反向串联多晶硅二极管实现对VDMOS器件栅氧化层的ESD保护。完成了VDMOS的工艺流程设计,实现了保护电路中各子元件与主功率器件的工艺兼容。二维数值模拟表明:所设计的过流保护电路在室温下能实现38.4 A的限流能力,ESD保护能够达到2 000 V(HBM),能有效提高VDMOS在系统中的稳定性和可靠性。

低压VDMOS氧化层厚度与特征电阻的优化设计

介绍VDMOS阈值电压的定量计算及氧化层厚度对他的影响,及VDMOS的氧化层厚度与特征电阻RONA的关系,讨论了栅氧化层的厚度对特征电阻的影响并进行了简单计算。此外,讨论了最新的VDMOS结构和制造技术,对器件阈值与特征电阻进行了优化。

VDMOS准饱和特性数学模型研究

借助电脑软件仿真深入研究了VDMOS电场分布特性,并且从数学角度研究了VDMOS漂移区垂直方向上电压降落的情况。建立了VDMOS准饱和特性的数学模型,给出了VDMOS工作在临界准饱和区域的栅极电压的计算方法,为器件工作的安全区域设定了边界条件。在研究过程中发现,VDMOS漂移区垂直方向上的电场最大值出现的位置基本固定不变,它不随着栅极电压、漂移区掺杂浓度和栅氧厚度的变化而变化,而是随着漏电压的变化而变化,这主要是由于漂移区内B区域横截面积和电子速度都在随着栅极电压的增大而增大造成的。此结论不仅为文中准饱和模型的创建提供了一种简便的方法,而且对以往模型的简化和改进提供了理论依据。

沟槽型VDMOS的重离子辐射失效研究

空间辐射环境中含有各种高能带电粒子,高能带电粒子与电子器件相互作用可能引发单粒子效应(SEE),单粒子效应中单粒子烧毁(SEB)和单粒子栅穿(SEGR)是两种最主要的单粒子事件。对重离子环境下的器件退化和失效进行了研究,分析了重离子环境下的失效机理,提出了重离子条件下的器件改善结构,同时完成了仿真和重离子实验验证,提升了MOSFET抗重离子能力。

双极晶体管导通状态对功率纵向双扩散MOSFET静态电流-电压特性的影响

通过对VDMOS结构器件测量的I—V特性和模拟结果的分析 ,发现在此结构中 ,寄生的双极管对器件性能具有不良影响 .可以来用一种新型的具有浅扩散p+区的自对准VDMOS结构 ,以完全消除寄生的BJT导通机制 。

一种新型低压功率MOSFET结构分析

介绍了一种新型的低压功率MOSFET结构——Trench MOSFET。将其与常规VDMOS通过在 结构参数、电性能参数上的比较和分析,最终肯定了Trench MOSFET结构的优点。

一种900V大功率MOSFET的工艺仿真设计

高压功率MOSFET器件由于其在耐压、电流能力、导通电阻等方面固有的优点应用十分广泛,是武器装备体系中不可或缺的关键基础元器件。以一款900 V大功率MOSFET器件为例,为分析其VDMOS基本结构、工作原理和主要参数,利用工艺仿真软件Silvaco和Synopsys设计一套仿真实验,对外延层材料选取、氧化和注入等重要工艺过程优化、掺杂区工艺条件确定,以及对器件的电学特性如击穿电压、阈值电压、器件输出特性等进行仿真,为相关产品的研制提供参考和保障。经实际流片及末测验证,该仿真设计能够实现预期目标。

一种900V大功率MOSFET器件结构设计

鉴于高压功率MOSFET器件在耐压、电流能力、导通电阻等方面固有的优点,为进一步挖掘其在武器装备体系中的关键性作用、更好地发挥其为电子及电机设备提供驱动的功能,设计并实现一款900V大功率MOSFET器件。以VDMOS器件为例分析其基本结构、工作原理和主要参数,通过理论计算制定产品的外延层及栅氧等相关工艺参数,并对元胞尺寸进行了优化设计。终端结构采用场限环与场板相结合的技术,并进行模拟仿真。仿真结果符合预期,并依此给出最终设计版图。

功率MOSFET的数值模拟

功率UMOS结构相对于功率VDMOS结构的电压限制,通过对源漏沟道区掺杂不均匀的器件进行二维和两种载流子的数值模拟进行了比较;还对两种器件表面和体内的电场分布进行了比较;预估了UMOS由Si/SiO_2界面附近高电场强度引起的碰撞电离所导致的击穿电压下降现象。

一种提高功率MOSFET击穿电压的终端结构

MOSFET器件具有驱动电路简单、开关速度快、无二次击穿等固有优点,广泛应用于军工产品、消费类电子、工业产品、机电设备、智能手机及其他便携式数码电子产品等领域。近年来随着军工设备更新换代、民品产业绿色节能等需要,MOSFET器件的优势愈发明显,市场占有量显著增加。分析了MOSFET的结构特征和电学特性,重点研究了提高MOSFET击穿电压的方法,在同样衬底电阻率的情况下实现了功率MOSFET高压的电参数,解决了MOSFET在保证低导通电阻的情况下如何实现高电压的问题。该结构成功应用于MOSFET产品的设计、流片之中,显著提高了产品的电压参数和整体性能。