射频VDMOS器件结构研究

论文摘要

VDMOS（垂直导电双扩散场效应晶体管）器件具有高输入阻抗、高开关速度、宽安全工作区以及很好的热稳定性等特点,广泛应用于移动通信、雷达、开关电源、汽车电子、马达驱动、节能灯等各种领域。由于我国90%以上VDMOS产品需要进口,因此对VDMOS器件的物理特性及电学特性研究与建模有着重要实际意义。通过使用器件模拟软件ISE,建立了VDMOS器件模型,比较了VDMOS器件的击穿电压和外延层浓度、沟道浓度的关系,分析了准饱和特性产生的原因和影响因素,提出了改进方法并进行了验证。通过参数模拟比较,得到了VDMOS设计的基本原则。在ISE平台上模拟并研究了VDMOS的电容特性,总结了栅漏电容Cgd和漏源电压Vds的关系;分析了栅氧层厚度和长度、漂移区浓度、沟道区浓度等参数对Cgd的影响。虚拟栅结构对电容特性的改善作用得到了验证。介绍并分析了对耐压作用有着明显提高的超结结构,对其工作机理以及存在的缺陷进行了阐述。同时引入了一种在工艺上更为可行的PFVDMOS（侧壁多晶硅）,同样可以起到提高击穿电压的作用。通过将各种具有优良性能的结构进行整合,并且整体性能得到明显提高的前提下,提出了新的PFDG-VDMOS（侧壁多晶虚拟栅）结构。这一结构的各项电学参数通过ISE软件得到了验证,和传统VDMOS相比,得到了明显的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 VDMOS器件简介
• 1.1.1 功率器件发展历史
• 1.1.2 VDMOS器件结构和特点
• 1.1.3 VDMOS器件研究进展
• 1.2 VDMOS研究方向
• 1.3 本论文的研究意义和研究内容
• 第二章 功率VDMOS准饱和特性研究
• 2.1 准饱和特性机理
• 2.1.1 准饱和特性的危害
• 2.1.2 P体间距（栅宽）对准饱和特性的影响
• 2.1.3 外延层掺杂浓度对准饱和特性的影响
• 2.2 准饱和特性的改善
• 2.3 本章小结
• 第三章 VDMOS击穿特性研究
• 3.1 高压大电流VDMOS的Superjunction结构
• 3.1.1 超结理论基本原理
• 3.1.2 超结理论在应用中的缺陷
• 3.2 PFVDMOS结构简介
• 3.3 低压VDMOS击穿电压分析
• 3.3.1 击穿电压和外延层浓度的关系
• 3.3.2 击穿电压和沟道浓度的关系
• 3.4 阈值电压
• 第四章 VDMOS射频特性研究
• 4.1 VDMOS与LDMOS在频率特性上的比较
• 4.2 影响跨导特性的因素
• 4.2.1 栅氧化层厚度对跨导的影响
• 4.2.2 外延层浓度对跨导的影响
• 4.3 影响VDMOS电容特性的因素
• 4.3.1 栅漏电容的构成
• 4.3.2 沟道浓度对电容特性的影响
• 4.3.3 漂移区浓度对电容特性的影响
• 第五章 VDMOS新结构
• 5.1 虚拟栅结构简介
• 5.2 新结构器件及其特性分析
• 5.2.1 新结构的提出
• 5.2.2 电容特性
• 5.2.3 击穿特性
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 未来计划
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果