高压功率VDMOS元胞的研制

基于Sentaurus TCAD仿真软件,在外延层参数与生产工艺确定的情况下,通过调整元胞的多晶硅长度优化特征导通电阻,并通过对版图元胞面积的准确计算,设计了三款导通电阻目标值为2.4,3.0和3.3Ω的高压功率VDMOS芯片。流片结果显示,导通电阻的平均值与版图计算值吻合度均超过96%,表明了该设计方法、仿真参数及版图设计具有较高的可靠性。     

高压VDMOS电容的研究

本文主要研究了VDMOS电容的组成,详细分析了Ciss、Coss和Crss这3个VDMOS电容参数的定义和各自对应的特性,并从模拟上着重分析了沟道长度和栅氧厚度对电容的影响.文中提出一种反馈电容较低的VDMOS新单元结构,在相同的尺寸条件下,新结构单元Qg*Rdson的优值较之传统型设计显著下降.     

基于变化电子流向的一种高压VDMOS静态物理模型

研究了高压VDMOS内部电子流向的变化,提出了其近似解析表达式,在此基础之上,求得了电子密度分布变化的解析表达式,从而建立了高压VDMOS的一种改进静态物理模型。计算结果表明,由于这一模型是基于更为合理的电子流向变化和电子密度分布变化的解析表达式而建立的,所以与Yeong-seuk Kim等人模型和参考文献[2]的模型相比,在较大的工作电压范围内,其计算精度的提高都是非常显著的。     

用于PDP扫描驱动芯片的低成本VDMOS及其兼容工艺

给出了采用硅外延BCD工艺路线制造的低成本的VDMOS设计,纵向上有效利用17μm厚度的外延层,横向上得到的VDMOS元胞面积为324μm2,工艺上简化为18次光刻,兼容了标准CMOS、双极管和高压p-LDMOS等器件.VDMOS测试管的耐压超过200V,集成于64路170 PDP扫描驱动芯片功率输出部分,通过了LG-model42v6的PDP上联机验证.     

直流和脉冲工作的VDMOS可靠性试验

基于恒定电应力温度斜坡法(CETRM),对工作于直流状态和脉冲状态下的VDMOS功率器件进行可靠性研究,考察了器件阈值电压、跨导以及导通电阻的退化情况,得出在两种工作状态下均是跨导为失效敏感参数。在直流工作状态下,VDMOS失效激活能为0.57~0.68 eV,寿命为7.97×105~1.15×107h;在脉冲工作状态下,VDMOS失效激活能为0.66~0.7 eV,寿命为4.3×105~4.6×106h。对跨导的退化机理进行了分析。     

大气与真空下功率VDMOS散热特性研究

针对功率VDMOS真空下壳温显著升高的问题,对安装叉指形散热器的功率VDMOS进行了三维建模和温度场模拟分析,研究了其在大气与真空环境下的散热模型。真空环境下功率为10 W、散热片面积为278.42 cm2时,VDMOS壳温较大气下升高了89.8℃。找出了VDMOS大气及真空下壳温与工作功率及散热器表面积之间存在的关系,并进行了相应实验,利用公式计算出的器件壳温与实验壳温的最大差值,大气下不超过2℃、真空下不超过3℃,皆未超过5%,该公式可以作为功率VDMOS应用及热设计的参考依据。分析了真空环境下,功率VDMOS壳温显著升高的原因,并提出了改善措施。     

大功率VDMOS（200V）的设计研究

介绍了大功率VDMOS（200V）的设计方法。对设计参数进行了理论分析,并使用仿真工具对设计参数进行了验证和优化。设计中主要考虑了漏源电压和导通电阻等参数指标,通过器件和工艺的仿真,确定了该器件合理的参数范围：外延厚度为20μm,外延电阻率为5Ω·cm栅氧厚度为52nm;P阱注入剂量为3×3^12cm^2,推阱时间65min。将流片结果与仿真结果进行了比较。     

基于Arrhenius模型快速评价功率VDMOS可靠性

基于Arrhenius模型,对功率器件垂直导电双扩散(VDMOS)场效应晶体管的可靠性进行了评价,并对其主要失效机理进行了分析.通过样管在不同结温下的恒定温度应力加速寿命实验,利用Arrhenius方程和最好线性无偏差估计法(BLUE)对结果进行数据处理,得到其失效激活能E=0.54 eV,在偏置VDs=7.5 V,IDs=0.8 A,推导出功率VDMOS在室温下工作的寿命特征值为3.67×106 h.失效分析发现,栅极累积失效是影响功率VDMOS漏源电流,IDs退化的主要失效机理.     

一种VLD结构VDMOS终端设计

垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管(Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,VDMOS)终端设计中,场限环结构被广泛应用,但随着器件耐压的增加,场限环终端在效率、占用面积方面的劣势也越发明显。结合横向变掺杂的原理,在成熟的场限环工艺基础上,只更改深阱杂质注入窗口大小与距离,设计了一种800 V VDMOS终端结构,击穿电压仿真值达到938.5 V,为平行平面结击穿电压的93.29%,有效终端长度仅为137.4 μm。     

VDMOS功率器件开关特性研究

本文详细分析了线性负载ＶＤＭＯＳ功率器件的开关特性，得到了开关时间与栅输入电容及器件跨导、测试（工作）电流及电压的关系，并以方形原胞为例，指出了在设计和工艺上提高开关速度的途径。