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功率MOSFET在电子电力系统中扮演着极其重要的角色,随着各种新结构的提出,功率MOSFET的性能日益提高,而TRENCH DMOS因其导通电阻低、工艺难度适中,成为中低压功率MOSFET领域的热门研究对象。功率MOSFET器件在应用中不可回避地需要考虑浪涌问题,传统的浪涌保护电路存在成本高、不利于小型化等问题,因而提高功率MOSFET自身抗浪涌能力也十分有必要。基于此,本文将设计并实现一款耐压等级40V、具有高抗浪涌能力和低导通电阻的TRENCH DMOS器件,具体研究内容如下:(1)回顾功率MOSFET发展历史,分析国内外功率半导体器件厂商在中低压领域所采用的结构,确定以TRENCH DMOS为基础进行高抗浪涌功率MOSFET的设计。(2)了解TRENCH DMOS基本工作原理和关键参数,以及这些参数与器件结构之间的关联。分析DMOS器件在应用中可能遭受的浪涌场景、在浪涌作用下失效的机理以及提高器件抗浪涌能力的措施。(3)借助仿真软件,进行器件的设计。经优化,仿真得到了击穿电压50V、比导通电阻14.4mΩ·mm2、阈值电压3.0V、正向脉冲浪涌电流能力1000A以上、反向脉冲浪涌电流能力120A、雪崩能量EAS 10J以上的TRENCH DMOS器件结构。(4)对设计的器件制版流片,封装测试。样品的基本电学参数均达标,其击穿电压为49V、导通电阻为0.67mΩ、阈值电压为3.2V、输入电容为18.2n F。在浪涌能力方面,正向脉冲浪涌电流能力可以达到1000A以上,但反向浪涌能力与仿真结果存在差距,雪崩能量EAS测试值仅6J,TO247封装的样品反向浪涌电流只能承受到75A。经分析,反向浪涌能力不理想主要与封装的散热能力有关。本文从TRENCH DMOS器件的原理了解开始,进行了工艺、器件结构的仿真设计,最后流片封测,分析不足之处并提出下一步优化方向。完成了功率器件从设计到实现的流程,对功率VDMOS器件的开发具有借鉴意义。