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随着国力的增强,我国在电力电子相关领域注入了大量的人力、物力,作为电力电子技术中的基础——功率半导体,正在快速发展,国产功率MOSFET器件也逐渐占领全球市场。功率MOSFET凭借其快速的开关速度、较高的输入阻抗、较高的工作频率、简易的驱动电路等优点成为市场中炙手可热的产品。肖特基二极管也因其较高的开关频率与较小的开关功耗而广泛应用于清洁能源整流转换电路与开关控制电路。在设计TMBS器件时,为了缓解正向压降和阻断漏电两个关键参数之间的矛盾关系,文中介绍了几种常见的肖特基整流器件结构,并对每种结构中存在的肖特基表面电场与沟槽拐角电场进行了详细分析。在此基础上,文中分别对传统TMBS器件和创新TMBS器件进行优化设计和仿真验证。在新能源转换电路,开关电路等应用环境中,作为核心的TMBS器件决定了整个电路的性能,因此TMBS器件的设计至关重要。本文优化设计了一款60V低压传统TMBS器件,在仿真前详细介绍了该类型器件的仿真中的主要工艺流程,分析了器件结构的正向导通与反向阻断理论机制,并在此基础上根据影响器件电学性能的关键参数,为这些参数设计不同的仿真实验,最终找到了一组较优的参数,仿真得到了正向压降为0.32V@3A,击穿电压为67.4V,反向漏电为86.1μA@45V的TMBS器件。送入工厂流片后对未封装晶元进行测试,得到正向压降为0.397V@3A,反向击穿电压为65.4V,反向漏电为12.1μA@45V。传统硅基TMBS器件主要使用环境为低压,但硅作为最常见的半导体材料,中高压的TMBS器件的研究对于降低工艺难度与加工成本有着较大的意义,但由于MOS沟槽处拐角大电场的提前击穿限制,通常TMBS器件的外延层都无法完全耗尽,且外延层较低的掺杂浓度也会加剧衬底扩散现象,因此反向阻断耐压几乎全由沟槽两侧及底部外延层承担,提高外延的利用率耐压就能有效提高器件的击穿电压。基于这样的思路,本文设计了一款具有深沟槽厚栅槽氧化层的新型TMBS结构。该结构与传统TMBS结构的不同之处在于通过加深沟槽至衬底,降低肖特基接触电场,大幅度降低反向漏电流;增加沟槽内氧化层厚度,降低沟槽拐角处MOS结构电场,缓解因沟槽处大电场而引起的体内提前击穿,增加漂移区承担电压的面积;同时,优化沟槽间隔处体内纵向电场分布,从而弥补因深沟槽而引起的低耐压,提升器件的耐压能力。最终仿真得到了反向击穿电压为103.3V,反向漏电流密度为4.5×10-5A/cm2@90V,正向导通压降为0.66V。相比传统结构,在正向导通压降在180A/cm2的电流密度下仅增大0.06V的情况下,反向击穿电压提升11.7%,反向漏电流值在90V的反向偏置电压下降低了50.1%。