ESD保护栅结构的Trench MOSFET设计制造

摘要

功率MOSFET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。因其具有输入阻抗高、开关速度快、输出电流大和热稳定性好、安全工作区宽等优点，在电源保护、电源开关、DC/DC变换器和同步整流等电子设备中得到广泛应用。
　　 本文给出了一种带有ESD保护栅结构的Trench MOSFET的设计流程。和普通MOSFET相比，其创新之处在于植入了ESD保护结构，使其抗ESD能力相比普通MOSFET显著提高。本文的目的是在达到设计目标的同时尽量减少光刻版的层数，降低单位面积的导通电阻，从而有效控制成本。第一部分是研究背景，包括功率MOSFET和ESD保护型功率MOSFET的发展、应用以及市场前景等。第二部分是理论基础，介绍了Trench MOSFET和ESD的理论知识，提出了在栅极区制造ESD保护结构方法，此方法可以有效控制芯片面积。第三部分是工程实践，首先通过经典理论公式推导出外延片规格；终端结构使用场板、多晶硅场限环和截止环的复合结构；ESD保护二极管先P型掺杂再N型注入的顺序使N注入可以和N+源区同时形成，减少了光刻版的数量；接下来使用Tsuprem4和Medici模拟软件初步定出流程基本条件，通过工程批的流片和封装数据对模拟条件进行校准和调整，最终的结果完全满足了预期的设计目标。