首页> 正文

新型MOS沟槽夹断型肖特基整流器的模拟研究

2020-12-14阅读(915)

新型MOS沟槽夹断型肖特基整流器的模拟研究

论文摘要

功率半导体器件和功率集成电路作为整个半导体产业的重要分支,广泛应用于工业生产和社会生活。功率整流器是重要的功率半导体器件。在传统的P-i-N二极管和平面肖特基二极管（Schottky Barrier Diode, SBD）基础上,人们已经设计并制造出了多种非平而型SBD。其中沟槽型金属-氧化物-半导体势垒肖特基整流器（Trench MOS Barrier Schottky rectifier, TMBS）和渐变掺杂（Graded Doping, GD）-TMBS利用MOS结构产生耗尽层夹断导电通道的原理,对器件性能有明显提高。但其在台面底部沟槽拐角附近汇聚的强电场限制了其反向击穿电压的进一步提高。工艺和器件的数值模拟被统称为集成电路技术的计算机辅助设计（IC-TCAD）,是少数几种有能力缩减集成电路开发周期和研制费用的技术之一,还能获取实验无法得到的信息以深化集成电路工艺和器件的物理研究。论文通过使用Crosslight公司的工艺模拟软件Csuprem和器件模拟软件Apsys对已知特性的平而SBD、TMBS、GD-TMBS进行了模拟。通过对比已知特性和我们的模拟特性,验证了上述软件所用模型的适用性和精确性,建立了使用上述软件进行自主研究的可信性基础。论文提出了一种TMBS的优化结构——梯形台而（Trapezoid Mesa, TM）-TMBS结构。模拟研究了各可变参数对于器件击穿电压的影响,给出了定性物理解释,得到了固定参数下的最优结构。同时指出了设计器件参数的一些原则。模拟研究了最优结构TM-TMBS相对于最优TMBS以及平而SBD的差别,从电场分布,正反向Ⅰ-Ⅴ特性等方而比较了它们的优劣,给出了物理解释。最优的TM-TMBS设计可比最优TMBS提高6.3%的反向击穿电压。同时减小26%的反向漏电流。TM-TMBS设计正向开启特性稍差于TMBS,但仍好于平而SBD。论文提出了一种GD-TMBS的优化结构——GD-梯形台而（TM）-TMBS结构。沿用200 V GD-TMBS的多数设计参数的同时,使用Apsys模拟研究了台而底部角度γ、台而项部宽度α两个参数的变化对于GD-TM-TMBS器件性能的影响,给出了定性物理解释。发现单纯引入台而底部角度γ并不能有效提高器件的击穿电压,瓶颈在于台而底部难于夹断。在引入台而底部角度γ的情况下,解析推导了适合于GD-TM-TMBS的杂质浓度分布。定性分析显示该分布可以弥补台面底部难于夹断的不足。论文提出了另一种TMBS的优化结构——圆弧拐角(Round Corner, RC-TMBS结构。使用Csuprem+Apsys方法研究了三种RC-TMBS在反向偏压下的电场分布；给出了峰值电场大小的物理解释。研究了三种RC-TMBS的Ⅰ-Ⅴ特性,与TMBS,TM-TMBS结构做了对比。最优的Double-RC-TMBS相对于TMBS结构,击穿电压提高了2.9%,漏电流降低了15.5%。最优的Double-RC-TMBS相对于TMBS结构,正向特性稍有降低,但优于TM-TMBS。给出了关于正向特性的物理解释。可以认为Double-RC-TMBS是TMBS与TM-TMBS的一种折中。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 P-i-N二极管与平面SBD
  • 1.3 非平面SBD
  • 1.4 TMBS、GD-TMBS详细介绍与本论文研究内容
  • 第二章 数值模拟方法探索
  • 2.1 引言
  • 2.2 数值模拟软件Csuprem与Apsys简介
  • 2.2.1 Csuprem
  • 2.2.2 Apsys
  • 2.3 对平而SBD的"实验——模拟"验证
  • 2.4 对TMBS的模拟结果与已有文献的对比
  • 2.5 对GD-TMBS的模拟结果与已有文献的对比
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 TM-TMBS建模与模拟
  • 3.1 理论基础
  • 3.1.1 碰撞电离
  • 3.1.2 TMBS的不足
  • 3.2 TM-TMBS器件建模
  • 3.3 TM-TMBS设计参数的优化与分析
  • 3.3.1 台而顶部宽度α
  • 3.3.2 台而底部角度γ
  • ox'>3.3.3 氧化层厚度tox
  • 3.3.4 沟槽深度d
  • 3.3.5 设计原则
  • 3.4 优化结构电场分布与正、反向Ⅰ-Ⅴ特性
  • 3.4.1 电场分布
  • 3.4.2 反向Ⅰ-Ⅴ特性
  • 3.4.3 正向Ⅰ-Ⅴ特性
  • 3.5 TM-TMBS的可能实现工艺
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 GD-TM-TMBS建模与模拟
  • 4.1 GD-TMBS的不足
  • 4.2 GD-TM-TMBS器件建模
  • 4.3 GD-TM-TMBS设计参数的优化与分析
  • 4.3.1 台面底部角度γ
  • 4.3.2 台面顶部宽度α
  • 4.4 GD-TM-TMBS杂质浓度分布优化
  • 4.4.1 解析推导
  • 4.4.2 对新杂质浓度分布的模拟
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 RC-TMBS建模与模拟
  • 5.1 RC-TMBS器件建模
  • 5.2 RC-TMBS的Csuprem模拟
  • 5.2.1 Csuprem+Apsys方法的一致性验证
  • 5.2.2 Csuprem模拟制作的RC-TMBS
  • 5.3 RC-TMBS的Apsys模拟
  • 5.3.1 电场分布
  • 5.3.2 反向Ⅰ-Ⅴ特性
  • 5.3.3 正向Ⅰ-Ⅴ特性
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表论文和申请专利
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].MOS管毫欧级导通电阻测试方法[J]. 电子技术与软件工程 2019(21)
    • [2].基于MOS工艺的压控振荡器的设计[J]. 电子世界 2016(24)
    • [3].基于MOS模型的吉林省大学生创业环境评价研究[J]. 产业与科技论坛 2017(04)
    • [4].MOS电阻阵下红外诱饵模拟仿真[J]. 红外与激光工程 2017(05)
    • [5].集成电路中MOS管导通电阻测量方法[J]. 电子与封装 2016(11)
    • [6].基于MOS电阻阵的红外诱饵运动模拟[J]. 红外 2017(06)
    • [7].MOS场效应管特性与参数测试实验电路设计[J]. 无锡商业职业技术学院学报 2016(03)
    • [8].基于MOS技术的基准源电路研究进展[J]. 微电子学 2014(02)
    • [9].基于互补推挽结构的MOS管功率放大电路设计[J]. 电子制作 2013(09)
    • [10].半速率对路测MOS值的影响分析[J]. 数字通信 2011(02)
    • [11].MOS器件开启电压值的贝叶斯统计推断[J]. 微电子学 2020(05)
    • [12].MOS温度预报中最优训练期方案[J]. 应用气象学报 2016(04)
    • [13].一种低功耗亚阈值全MOS管基准电压源的设计[J]. 电子元件与材料 2016(05)
    • [14].基于神经MOS管的新型反相器设计[J]. 华东理工大学学报(自然科学版) 2009(03)
    • [15].MOS结构栅面积对少子产生寿命测量的影响研究[J]. 集成电路应用 2017(07)
    • [16].考虑员工学习效应的MOS指派优化研究[J]. 工业工程 2014(01)
    • [17].电子鼻MOS传感器阵列优化及其在中药材快速鉴别中的应用[J]. 中国中药杂志 2013(02)
    • [18].不同驱动受MOS极间电容影响的研究[J]. 电子世界 2011(08)
    • [19].一种n~+/p~+环接MOS电容的研制[J]. 半导体技术 2015(01)
    • [20].一种高速低功耗MOS电流模逻辑加法器的设计[J]. 微电子学 2013(03)
    • [21].一种高电源抑制比的全MOS电压基准源设计[J]. 微电子学 2015(04)
    • [22].电荷泵技术在高压MOS晶体管可靠性研究中的应用(英文)[J]. 电子器件 2009(06)
    • [23].一种改进的太阳辐射MOS预报模型研究[J]. 太阳能学报 2015(12)
    • [24].贵阳机场辐射雾MOS预报系统的设计与实现[J]. 云南大学学报(自然科学版) 2014(S1)
    • [25].MOS器件静电放电潜在性失效概述[J]. 河北科技大学学报 2011(S1)
    • [26].一种具有高线性度MOS采样开关的采样保持电路[J]. 电子器件 2013(05)
    • [27].高阻硅衬底MOS结构共面波导的偏压特性[J]. 清华大学学报(自然科学版) 2012(04)
    • [28].MOS气敏传感器阵列优化与工作温度选择[J]. 传感技术学报 2008(06)
    • [29].MOS晶体管技术[J]. 国外电子元器件 2008(07)
    • [30].基于MOS晶体管的低频功率放大器设计与实现[J]. 电气电子教学学报 2010(06)

    标签：;  ;  ;  ;  

    新型MOS沟槽夹断型肖特基整流器的模拟研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5