【摘 要】
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屏蔽栅场效应管SGT-MOSFET（Shield-gate Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）,作为新型功率开关MOSFET,通过在槽栅式MOSFET的栅极下方增加了一个接地的屏蔽栅SG作为体内场板,通过辅助漂移区的耗尽和隔离控制栅与漂移区,有效的提高了耐压,大幅降低了栅漏电容,允许更高的漂移区掺杂浓度从而得到更低的导通电阻,在AC
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屏蔽栅场效应管SGT-MOSFET（Shield-gate Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）,作为新型功率开关MOSFET,通过在槽栅式MOSFET的栅极下方增加了一个接地的屏蔽栅SG作为体内场板,通过辅助漂移区的耗尽和隔离控制栅与漂移区,有效的提高了耐压,大幅降低了栅漏电容,允许更高的漂移区掺杂浓度从而得到更低的导通电阻,在AC-DC电源的次级侧、DC-DC电源的前后级侧、智能功率开关等方面,正在迅速替代传统的单栅功率MOSFET。现今汽车电子、工业自动化、先进通信与万物互联设备等市场对功率开关器件的要求越来越高,SGT-MOS已经成为低压大电流功率开关的主流选择。国外Infineon,Vishay,ON等厂商已经推出众多SGT-MOS产品,已经过多轮优化迭代,推出了系列化产品,同时为了有效改善体二极管的反向恢复性能,部分产品集成了肖特基二极管SBD（Schottky Barrier Diode）作为体二极管。国内相关领域起步较晚,特别在P型SGT-MOS的设计和制造经验有所欠缺,且没有集成SBD体二极管的相关产品。本课题开展集成SBD的SGT-MOS主体MOS结构以及关键技术研究,主要工作如下:1、设计并仿真优化P型SGT-MOS主体结构。通过Sentaurus工具,搭建P型SGT-MOS仿真模型,对外延电阻率、外延厚度、栅氧化层厚度、各注入剂量、SG的设计等工艺参数进行了细致的仿真拉偏,得到各工艺参数对性能的具体影响,并进行理论分析,通过仿真和分析结果进一步优化SGT-MOS仿真模型,最终得到最优的参数配置,击穿电压为-45.64 V,导通电阻为19.7 mΩmm~2,输入、输出、反向传输电容分别为528 p F/mm~2、136 p F/mm~2、13.4 p F/mm~2,仿真值远优于对标国外产品指标。2、研究了集成SBD的SGT-MOS设计和仿真技术。根据对标国外产品的解剖结果,设计了多列SGT元胞,并联一列SBD元胞的集成SBD方案,并使用Pi N/肖特基混合结构MPS（Merged Pi N/Schottky Diode）以提高耐压,仿真了SGT-MOS主体结构、MPS结构和集成MPS作为体二极管的SGT-MOS的反向恢复特性,结果表明:MPS体二极管的加入,可以让SGT-MOS反向恢复更加平稳,在小电流续流时,最大反向恢复电流、反向恢复电荷也得到明显降低。设计了工艺配套的槽式终端,耐压达到元胞的99%以上,并根据工艺要求,绘制了版图,做好了流片准备。
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