高压VDMOSFET击穿电压优化设计

上网时间 : 2009-02-18

VDMOSFET是一种功率型MOSFET，可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制。这种器件采用电压控制方式，具有很高的输入阻抗、极高 的开关速度、良好的热稳定性等一系列特点，在电力电子领域得到了广泛应用。击穿电压是VDMOSFET一个非常重要的电学参数，它反映了VDMOSFET 的耐压能力，它和VDMOSFET的结构参数有密切关系。

高压功率半导体器件的终端技术已被广泛研究。为了提高器件的耐压特性，除了外延材料的优化设计外，有效的办法是对表面终止的pn结进行处理，以改善边缘的 电场分布、缓和表面电场集中。常用结构有场板技术、场限环技术、横向变掺杂技术以及结终端扩展(JTE)技术。上述方法中，场板结构主要应用于小于400 V的中压功率器件。场限环结构是功率器件的常用终端技术之一，它通过场限环分压，降低了结表面区由曲率效应引起的高电场，从而提高主结的击穿电压；这项技 术由于其场限环可以同主结一起扩散，工艺简单，研究较为成熟，适用于批量生产；通过环间距和环数量的变化，可以生产2 000 V以下的功率器件，并被广泛应用。横向变掺杂技术，虽然可有效减小终端面积，但工艺复杂，不适用于批量生产。实践证明，横向变掺杂技术可转化为结端扩展技 术，即通过JTE扩散区的环间距变化，以实现阶梯性变化掺杂，使得在最小表面的面积上获得最高的击穿电压，从而减小芯片面积。以下主要讨论高压 VDMOSFET外延材料的选取和终端结构的优化设计。
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