高性能低成本的低压功率器件(Trench DMOSFET)开发

摘要

随着21世纪的到来，在著名的摩尔定律的推动下，半导体行业也进入到了一个全新的时代，各种各样的高性能芯片随之产生并广泛的应用在人们的日常生活中，在这些不同功能的半导体芯片中，功率芯片占据了非常大的一个市场份额，在这个特殊的领域里，主要可以分为单片式功率器件和功率集成电路芯片。 本文研究了目前在低压应用领域使用最为广泛的一种器件结构——沟槽式双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管。通过对当今国内外研究进度的分析，介绍了如何通过调整关键参数优值来评判沟槽式双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管性能的优劣，根据产品设计规格，同时考虑到低成本的因素，提出了通过采用单位元胞尺寸缩小来降低导通电阻的方案，并从理论上讨论了在元胞间距尺寸缩小到1.4um时，由于制造工艺的局限性以及所设计的器件沟道长度变短,源区结深变浅后所带来的器件穿通效应，以及有源区面积缩小后，源区光刻胶在源区离子注入过程中，由光刻胶脱落所引发的寄生NPN三极管效应。提出了运用突起式多晶硅结构和沟槽式接触技术来克服这两个问题，并通过器件仿真以及实际流片过程中的试验，找到了最佳工艺窗口，比较芯片的测试结果，完全满足了设计要求，成功的开发出高性能低成本的低压沟槽式双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管。