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功率MOSFET具有输入阻抗高、开关速度快、安全工作区宽以及热稳定性好等特点,广泛地应用于开关电源、汽车电子、不间断电源和逆变器等领域。 本文简要地分析了功率MOSFET的结构、特性以及制造工艺。利用ISE软件重点分析了VDMOS的各项特性和关键工艺,以及高温对器件关键特性参数的影响,给出了关键结构参数的设计方法。在此基础上,提出了一种新的沟槽-平面栅功率MOSFET结构(TPMOS),分析模拟了新结构的各项特性以及关键工艺。主要研究内容如下: 第一,研究了VDMOS的各项特性。结果表明,VDMOS结构中,高耐压要求VDMOS具有低浓度、较厚的漂移区,较短的栅极长度,但是随着漂移区厚度的增加和浓度的降低,以及栅极长度的减小,漂移区电阻和JFET区电阻会增大,导致器件的导通电阻增大,通态功耗增大。因此,VDMOS的导通电阻与击穿电压之间形成不可调和的矛盾。 第二,分析了高温对VDMOS特性及其关键特性参数的影响。结果表明,在硅器件的极限工作温度(420K)范围内,随着温度的升高,VDMOS会出现阐值电压减小,栅控能力下降及安全工作区缩小等影响。提出了改善VDMOS高温特性的方法,给出600VVDMOS优化的关键结构参数。 第三,提出了一种新的沟槽-平面栅TPMOS结构,对U型沟槽和V型沟槽的TPMOS结构特性进行了分析模拟,并与VDMOS结构进行了比较。结果表明,当沟槽深度为3μm时,TPMOS具有比VDMOS更好的阻断特性和导通特性,而且,沟槽的引入消除了元胞间距对VDMOS击穿电压和导通电阻的影响,使器件的设计和制造有更大的自由度。 第四,模拟了TPMOS新结构的制作工艺。模拟分析了p基区、n+源区以及外延层与衬底之间的相互影响。根据模拟结果,对TPMOS器件的各项特性进行了验证,提取了相关工艺参数,确定了TPMOS的工艺实施方案。 该研究成果对进一步研究和开发功率MOSFET器件有一定参考价值。