3200V 双P阱终端VDMOS击穿特性仿真研究
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作者:
作者单位:

兰州交通大学

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中图分类号:

TN386.1

基金项目:

国家自然科学基金(61905102); 甘肃省自然科学基金(20JR5RA385); 甘肃省教育厅创新能力提升项目(2019A-035).


Simulation Research on Breakdown Characteristics of 3200V VDMOS with Double P-Well Termination
Author:
Affiliation:

School of Electronic and Information Engineering,Lanzhou Jiaotong University

Fund Project:

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    摘要:

    基于场限环终端技术理论,提出了一种具有双P阱结构的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)。通过数值模拟软件分别仿真了P阱各项参数和漂移区掺杂浓度与击穿电压的关系,提取器件击穿时的表面电场并分析其击穿机理。研究结果表明,当漂移区掺杂浓度一定时,击穿电压随P阱数量和结深的增大而增大,随P阱掺杂浓度的增大而先增大后减小;当P阱参数一定时,击穿电压随漂移区掺杂浓度的增大而先增大后减小。经优化器件各项参数,击穿电压(VB)达到3200 V,与传统平面栅型VDMOS相比提升了305%,终端有效长度仅为26 μm,表面电场最大值为1.21×106 V/cm,且分布相对均匀,终端稳定性和可靠性高。

    Abstract:

    A vertical double-diffused metal oxide semiconductor (VDMOS) with double P-well structure was proposed based on the theory of field limiting ring termination technology. The relations of the breakdown voltage with the parameters of the P-well and doping concentration of the drift region was simulated by numerical simulation software. The surface electric field was extracted when the device was struck and the breakdown principle was analyzed. The results show that the breakdown voltage increases with the increase of number and junction depth of the P-well when the doping concentration of the drift region is constant. When the parameters of the P-well are constant, the breakdown voltage increases first and then decreases with the increase of doping concentration of the drift region. After the device parameters were optimized, the effective length of the termination was only 26 μm and the breakdown voltage (VB) of the device can reach 3200 V, a 305% improvement over conventional planar gate VDMOS. And the distribution of the surface electric field was relatively uniform and the maximum value of surface electric field was 1.21×106 V/cm. Therefore, the stability and reliability of the termination could be greatly enhanced.

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  • 收稿日期:2023-08-10
  • 最后修改日期:2023-08-10
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