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《山东大学》 2010年
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功率场效应晶体管(MOSFET)的可制造性设计

赵志桓  
【摘要】:半导体功率器件是电力电子领域的重要元器件,是实现强电与弱电之间接口的桥梁。在开关电源、变频、显示、节能降耗及生态与环境保护等方面均有广阔的应用前景。半导体功率器件是为解决电子领域面临的功率放大与功率控制需要开发出来,而且,随着功率电子技术的不断发展壮大产生了功率电子学这种新的学科分支。 1979年,H.W.Collins等人提出了一种垂直双扩散MOS结构。VDMOS是将微电子技术和电力电子技术融合起来的新一代功率半导体器件。以VDMOSFET为典型代表的MOS半导体功率器件是如今电力电子器件领域的主流,功率VDMOSFET是功率电力电子器件的主流产品之一,它在大功率开关、功率放大器等领域中的应用日益广泛。VDMOSFET是用电场效应控制电流,属于电压控制器件,具有高输入阻抗,低导通电阻,因而驱动功率很小,大输出电流,开关速度快,工作频率高,无二次击穿,安全工作区宽,跨导线性好,放大失真小,热稳定性好等特点。 本文首先概括了功率MOSFET的国内外发展历史及其研究现状,提出了本课题的研究意义和研究价值;讨论了MOS的结构特征及特性并对MOSFET器件的基本结构和工作原理进行了介绍。然后,文章重点分析了能够影响功率VDMOSFET导通电阻、阀值电压等参数的各种因素。利用软件模拟,通过计算机的大量计算,然后依工艺条件选择适当的结构参数,使芯片面积达到最小化,从而使成本降低。 本工作实现功率VDMOSFET器件的计算机模拟所采用的是新一代TCAD工具包括:Sentaurus-Process工艺仿真工具、Sentaurus-Structure Editor器件结构编辑工具、Sentaurus-Device物理特性仿真工具、集成化的虚拟设计平台Sentaurus WorkBench等半导体器件可制造性设计工具。 研究工作的核心阶段是利用Sentaurus process工具建立工艺文件,进行了选择及参数修正以用于VDMOSFET器件的模拟,笔者使用Sentaurus device工具对VDMOSFET器件进行仿真,并仿真得到VDMOSFET器件的诸多参数信息。最后,得到了功率VDMOSFET器件的特性曲线,并对结果进行了较为深入的分析和讨论。 结果表明,通过使用半导体器件可制造性设计工具对VDMOSFET件进行计算机模拟与分析出的参数能够达到国外的水平,位于国内同类研究的前沿。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN386.1

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【引证文献】
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1 李婷;功率肖特基二极管及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
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1 张品福,张克善;VDMOS场效应管及其特点分析[J];半导体杂志;1997年03期
【共引文献】
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2 柯导明,陈军宁,代月花,宣长林,段运生;考虑非均匀掺杂衬底对一维MOST模型的修正[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年01期
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4 吴秀龙,孟坚,陈军宁,柯导明,时龙兴,孙伟锋;加场极板LDMOS的击穿电压的分析[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 陈镜波;何小琦;章晓文;;VDMOS功率器件的失效模式和失效机理研究动态[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年
2 齐领;恩云飞;章晓文;;MOSFET亚阈值斜率随温度变化关系研究[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐晓冰;光伏跟踪系统智能控制方法的研究[D];合肥工业大学;2010年
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4 孙钦军;有机薄膜晶体管中接触效应的研究[D];北京交通大学;2011年
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7 岳红云;柔性衬底薄膜光伏电池相关材料制备及性能[D];大连理工大学;2011年
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9 熊超;ZnO/Si异质结的制备与特性研究[D];华南理工大学;2011年
10 钟春良;a-Si:H/c-Si异质结界面特性的理论研究[D];华南理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 智钢;Zn_xCd_(1-x)S纳米粉体及薄膜的制备和光致发光研究[D];郑州大学;2010年
2 李明亮;碳化硅基热电材料的制备及性能研究[D];郑州大学;2010年
3 王文杰;氧化钛基光电子器件[D];郑州大学;2010年
4 祝超;KrF激光微细加工Al_2O_3陶瓷机理及试验研究[D];大连理工大学;2010年
5 张志睿;超薄侧光式LED液晶电视背光源设计与驱动电源硬件实现[D];中国海洋大学;2010年
6 何延强;功率VDMOS器件失效分析与可靠性研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 杨辉;表贴式功率MOSFET封装技术研究[D];电子科技大学;2010年
8 于祝鹏;穿通结构三极管BV_(CEO)仿真分析及一致性提高研究[D];电子科技大学;2010年
9 周廷荣;瞬态电压抑制二极管可靠性筛选工艺研究[D];电子科技大学;2010年
10 王泗禹;600V高压VDMOS器件导通电阻仿真优化设计[D];电子科技大学;2010年
【同被引文献】
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2 张海鹏;齐瑞生;王德君;王勇;;4H-SiC TPJBS二极管器件结构和器件仿真[J];电力电子技术;2011年09期
3 倪炜江;李宇柱;李哲洋;李赟;陈辰;陈效建;;耐250°C高温的1200V-5A 4H-SiC JBS二极管[J];固体电子学研究与进展;2010年04期
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1 李蓓;肖特基二极管相关材料生长及器件研究[D];浙江大学;2003年
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3 张国军;Zhan Hong Henry Luo;Min Joon Huang;宁勇;;硅纳米线场效应晶体管生物传感器高灵敏检测心脏病标志物[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
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1 记者 刘霞;美研制出新式超导场效应晶体管[N];科技日报;2011年
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