垂直双扩散MOSFET栅电阻的测试研究

摘要

垂直双扩散MOSFET(VDMOSFET)是当今功率MOSFET的一种主要类型，其开关性能在应用中是非常重要的，主要取决于栅极和源极间的等效电阻Rg(简称栅电阻Rg)和输入电容Ciss的乘积。本文将概括VDMOSFET的优点与应用、结构、工作原理、制造工艺及等效电路模型。本文将阐述栅电阻Rg和栅电容Cg的组成，分析在栅极充电-放电过程中栅电阻对开关性能的影响以及栅电阻和栅电容的降低措施等。本文也将讲述多种阻抗测试方法和设备，选用HP4285A和Ip Test Mostrak作为栅电阻Rg和栅电容Cg测试的两种设备，结合MIS C-V曲线分析测试频率和直流偏置电压VGS对栅电阻Rg和栅电容Cg测试的影响。通过试用变化的直流偏置电压VGS、频率和交流信号幅值等进行一系列的测试试验，使栅电阻Rg和栅电阻Cg测试方法得到确定、优化。给N型VDMOSFET器件施加较大的直流负偏置电压，或者给P型VDMOSFET器件施加较大的直流正偏置电压，VDMOSFET器件将处于多子积累状态，并且施加频率为1MHz、幅值为100mV左右的小交流信号，将会测量到精确而又稳定的Rg和Cg值。应用这种测试方法，一些芯片制造和组装工艺过程引起的不良能被确定。 在这篇论文中将描述一些器件制造的问题，例如栅极掺杂过程中不适当的离子注入、金属接触不良，以及VDMOSFET组装工艺过程中引线不良，例如栅极引线跟部翘起和引线跟部开裂等。这些不良很难通过常规直流测量方法确定，但是可以通过本文阐述的Rg测试方法来选别。

目录

文摘

英文文摘

声明

一、引言

1.1VDMOSFET的特点与应用

1.2栅电阻的测试研究背景

1.3论文的结构体系

二、VDMOSFET的结构与工作原理

2.1功率半导体器件的介绍

2.2 VDMOSFET的结构和制造工艺

2.3 VDMOSFET的工作原理

三、栅电阻的组成与影响

3.1引言

3.2 VDMOSFET的等效电路模型

3.3栅电阻的组成

3.4栅电容的组成

3.5栅电阻对开关性能的影响

3.6如何降低栅电阻和栅电容

3.7 小结

四、阻抗的测试方法和测试设备

4.1引言

4.2阻抗的测试方法

4.3阻抗的测试设备

五、栅电阻的测试和结果分析

5.1引言

5.2 MIS结构C-V曲线

5.3栅电阻的测试和结果分析

5.4小结

六、栅电阻测试的应用

七、论文总结

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢