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VDMOS是微电子技术和电力电子技术融和起来的新一代功率半导体器件。因其具有开关速度快、输入阻抗高、负温度系数等一系列优点,在电力电子领域得到了广泛的应用。目前,我国在VDMOS设计领域处于起步阶段,基础还很薄弱。
本文设计了一款700V VDMOS芯片。在VDMOS的设计过程,其实质就是解决器件耐压和导通电阻之间矛盾的过程。在给定的耐压条件下,导通电阻最优值的探索就成为VDMOS设计的关键所在。本文正是基于此种考虑,从理论到实际给出了一种适用于高压VDMOS的方便而有效的设计方法。首先通过理论计算确定VDMOS的主要结构参数,然后通过Tsuprem-4软件模拟器件的工艺流程,用Medici软件模拟器件的电特性,通过对器件的耐压、阈值电压与导通电阻的模拟来优化计算得到的各个结构参数,从而得到设计的最优值。接下来,面向具体的工艺线,设计了该器件的工艺流程和版图结构,并在工艺生产线上流片。最后对流片得到的VDMOS特性进行测试,并对器件的失效原因进行分析。
700V VDMOS流片测试结果证明设计的各项指标均达到或超过器件指标的要求。这说明我们的导通电阻模型,器件设计流程,器件的结构和版图及工艺参数的给定都是可行的,其研究结果可以作为实验和生产的依据。但是本文设计流片的VDMOS良率仍有待进一步提高。此外本文使用的VDMOS设计方法,可以运用到同类功率器件的设计中去。