低压trenchmos击穿电压特性研究【字数：6897】
摘 要电动自行车作为脚踏车的衍生物，已经是随处可见的交通工具了。电动自行车的基本原理是由蓄电池提供电能，驱动电机驱动自行车。在电动自行车的控制电路中，需要用到一种功率器件——低压VDMOS。本论文主要分析了TRENCH MOS的器件结构和工作原理、并研究了TRENCH MOS器件的工艺流程。利用TSUPREM4工艺仿真软件设计低压TRENCH MOS器件，利用MEDICI电学特性仿真软件对器件的击穿特性进行了仿真，最后得出了与理论相一致的仿真结果。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2课题的研究意义 1
1.3 课题的主要工作 2
第二章 TRENCH MOS的结构与原理 3
2.1 TRENCH MOS的元胞结构 3
2.2 TRENCH MOS的工作原理 3
2.3 TRENCH MOS的电学特性 5
第三章 TRENCH MOS的工艺 7
3.1光刻工艺简介 7
3.2 TRENCH MOS工艺流程 7
第四章 TRENCH MOS的工艺与电学特性仿真 10
4.1 TRENCH MOS的仿真工艺参数设计 10
4.2 TRENCH MOS的元胞参数设计 10
4.3 TRENCH MOS的仿真结构尺寸和击穿特性仿真 13
结束语 15
致 谢 16
参考文献 17
附录A 18
附录B 27
第一章 绪论
1.1课题的研究背景
在现代社会，人们对节能减排的需求愈发强烈，在这个时候，提高电气与电子系统效率这样的一个问题便显得更加重要，而解决该问题的关键便落在了功率半导体器件上。
人们通常将能够处理高电压、高电流的集成电路和半导体器件被称为功率器件。在早期，这些功率器件主要运用于工业和电力系统之中，因为功率半导体技术是其核心和基础，也是电力电子技术更新的关键，所以我们又将功率器件称之为功率电子器件[1]。
功率器件之中包含了功率分立器件和功率集成电路两类。功率分立 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
器件常常被划分为以下几种，如功率MOSFET、绝缘栅双极型晶体管、大功率晶体管等等。人们通常将功率器件广泛应用于电子制造产业、消费电子产品还有工业控制设备之中。功率器件除了在确保各设备的正常运行外，它还具有节能作用。随着当今电子产品的市场正在不断扩大，节能需求也与日俱增，推动市场平稳而又迅速的发展。
在1957年，美国的一家通用电气公司研制成功了第一只工业用途的晶闸管。这一晶闸管的研制成功，是世界电力电子技术的诞生的重大标志。自此以后，人们就将半导体学科分为了两个分支，一个是微电子学，并将其中的集成电路作为其核心内容；第二个则是将功率半导体作为学科核心的电力电子学。细究起来，功率半导体器件的发展一共历经了4个代表性的阶段[2]，具体如表11所示：
表11 功率半导体所历经的4个代表性的阶段
/
1.2课题的研究意义
功率MOSFET的发展是在MOS器件的基础上，在增加功率的同时，保持了其基本特性。但是由于不像双极型器件可以通过少数载流子的注入产生电导调制效应，功率MOSFET的导通电阻将会跟随着击穿电压的增加而急剧地增加，这就在一定程度上限制了功率MOSFET的击穿电压的增加，进而影响了其在高压领域的应用。
对比平面型MOSFET，TRENCH MOS具有面积较小、导通电阻较低、工作电流较大、工作频率较高的特点。TRENCH MOS器件在电动车无刷电机的应用中，不仅需要考虑到其正常性能，如电流泄漏，开关速度变化和能量损耗，还需要考虑皮实程度。因为电机负载是感性负载，可能会出现过流，过压，短路等恶劣情形。电动车市场为TRENCH MOSFET的广阔发展前景做出了卓越贡献，在一定程度上推动TRENCH MOSFET技术的提高与创新[3]。
当今情况下，虽然已经有很多国内的公司在这个领域做出了一定的研究，也有相关的低压与低功率的TRENCH MOSFET器件逐步问世，但是其研究仍然处于才开始发展的状态，所以对TRENCH MOSFET进行进一步的研究非常具有现实的意义。
1.3 课题的主要工作
本论文的主要内容是利用TSUPREM4工艺仿真软件和MEDICI电学特性仿真软件，对低压TRENCH MOS器件进行研究与设计，并对器件的元胞结构与击穿特性进行仿真，仿真结果与理论相一致。
具体分析各章节的工作与内容如下：
第一章的绪论部分主要阐述了本课题的国内外研究背景和功率MOSFET的发展历史，并探讨了本论文的研究意义与目的。
第二章主要研究了TRENCH MOS元胞的基本结构、工作原理和电学特性。
第三章主要分析了TRENCH MOS的工艺流程，通过具体事例对其进行仔细分析，了解标准的工艺器件如何工作。
第四章主要利用Tsuprem4和Medici两种仿真软件，对TRENCH MOS的元胞结构与击穿特性进行仿真模拟，仿真结果与理论相一致。
最后部分主要是对毕业设计及撰写论文的整个过程进行总结反思、归纳经验，并向那些对我毕业论文设计有帮助的所有人致谢。
第二章 TRENCH MOS的结构与原理
2.1 TRENCH MOS的元胞结构
TRENCH MOSFET的元胞结构示意图，具体如下图21所示：MOSFET的漏极为N型高掺杂浓度的衬底；低掺杂浓度的N型外延层构成漂移区；沟道区掺杂有P型杂质硼；在Trench槽内做多晶硅栅极，并使用栅氧化层将栅极和体硅分离开来；源区则注入高浓度的磷或砷，并与沟道区短接，通过金属引出作为源极[4]。
/
图21 TRENCH MOSFET的元胞结构
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2课题的研究意义 1
1.3 课题的主要工作 2
第二章 TRENCH MOS的结构与原理 3
2.1 TRENCH MOS的元胞结构 3
2.2 TRENCH MOS的工作原理 3
2.3 TRENCH MOS的电学特性 5
第三章 TRENCH MOS的工艺 7
3.1光刻工艺简介 7
3.2 TRENCH MOS工艺流程 7
第四章 TRENCH MOS的工艺与电学特性仿真 10
4.1 TRENCH MOS的仿真工艺参数设计 10
4.2 TRENCH MOS的元胞参数设计 10
4.3 TRENCH MOS的仿真结构尺寸和击穿特性仿真 13
结束语 15
致 谢 16
参考文献 17
附录A 18
附录B 27
第一章 绪论
1.1课题的研究背景
在现代社会，人们对节能减排的需求愈发强烈，在这个时候，提高电气与电子系统效率这样的一个问题便显得更加重要，而解决该问题的关键便落在了功率半导体器件上。
人们通常将能够处理高电压、高电流的集成电路和半导体器件被称为功率器件。在早期，这些功率器件主要运用于工业和电力系统之中，因为功率半导体技术是其核心和基础，也是电力电子技术更新的关键，所以我们又将功率器件称之为功率电子器件[1]。
功率器件之中包含了功率分立器件和功率集成电路两类。功率分立 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
器件常常被划分为以下几种，如功率MOSFET、绝缘栅双极型晶体管、大功率晶体管等等。人们通常将功率器件广泛应用于电子制造产业、消费电子产品还有工业控制设备之中。功率器件除了在确保各设备的正常运行外，它还具有节能作用。随着当今电子产品的市场正在不断扩大，节能需求也与日俱增，推动市场平稳而又迅速的发展。
在1957年，美国的一家通用电气公司研制成功了第一只工业用途的晶闸管。这一晶闸管的研制成功，是世界电力电子技术的诞生的重大标志。自此以后，人们就将半导体学科分为了两个分支，一个是微电子学，并将其中的集成电路作为其核心内容；第二个则是将功率半导体作为学科核心的电力电子学。细究起来，功率半导体器件的发展一共历经了4个代表性的阶段[2]，具体如表11所示：
表11 功率半导体所历经的4个代表性的阶段
/
1.2课题的研究意义
功率MOSFET的发展是在MOS器件的基础上，在增加功率的同时，保持了其基本特性。但是由于不像双极型器件可以通过少数载流子的注入产生电导调制效应，功率MOSFET的导通电阻将会跟随着击穿电压的增加而急剧地增加，这就在一定程度上限制了功率MOSFET的击穿电压的增加，进而影响了其在高压领域的应用。
对比平面型MOSFET，TRENCH MOS具有面积较小、导通电阻较低、工作电流较大、工作频率较高的特点。TRENCH MOS器件在电动车无刷电机的应用中，不仅需要考虑到其正常性能，如电流泄漏，开关速度变化和能量损耗，还需要考虑皮实程度。因为电机负载是感性负载，可能会出现过流，过压，短路等恶劣情形。电动车市场为TRENCH MOSFET的广阔发展前景做出了卓越贡献，在一定程度上推动TRENCH MOSFET技术的提高与创新[3]。
当今情况下，虽然已经有很多国内的公司在这个领域做出了一定的研究，也有相关的低压与低功率的TRENCH MOSFET器件逐步问世，但是其研究仍然处于才开始发展的状态，所以对TRENCH MOSFET进行进一步的研究非常具有现实的意义。
1.3 课题的主要工作
本论文的主要内容是利用TSUPREM4工艺仿真软件和MEDICI电学特性仿真软件，对低压TRENCH MOS器件进行研究与设计，并对器件的元胞结构与击穿特性进行仿真，仿真结果与理论相一致。
具体分析各章节的工作与内容如下：
第一章的绪论部分主要阐述了本课题的国内外研究背景和功率MOSFET的发展历史，并探讨了本论文的研究意义与目的。
第二章主要研究了TRENCH MOS元胞的基本结构、工作原理和电学特性。
第三章主要分析了TRENCH MOS的工艺流程，通过具体事例对其进行仔细分析，了解标准的工艺器件如何工作。
第四章主要利用Tsuprem4和Medici两种仿真软件，对TRENCH MOS的元胞结构与击穿特性进行仿真模拟，仿真结果与理论相一致。
最后部分主要是对毕业设计及撰写论文的整个过程进行总结反思、归纳经验，并向那些对我毕业论文设计有帮助的所有人致谢。
第二章 TRENCH MOS的结构与原理
2.1 TRENCH MOS的元胞结构
TRENCH MOSFET的元胞结构示意图，具体如下图21所示：MOSFET的漏极为N型高掺杂浓度的衬底；低掺杂浓度的N型外延层构成漂移区；沟道区掺杂有P型杂质硼；在Trench槽内做多晶硅栅极，并使用栅氧化层将栅极和体硅分离开来；源区则注入高浓度的磷或砷，并与沟道区短接，通过金属引出作为源极[4]。
/
图21 TRENCH MOSFET的元胞结构
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/557.html
