第九章-功率MOSFET結(jié)構(gòu)介紹ppt課件

1、第九章 功率MOSFET結(jié)構(gòu)介紹,9.1 橫向雙擴(kuò)散MOSFET （ LD- MOSFET） 9.2 垂直功率MOSFET （VV MOSFET） 9.3 垂直漏U- MOSFET （VU- MOSFET ） 9.4 垂直雙擴(kuò)散MOSFET（VD MOSFET ） 9.5 絕緣柵晶體管 （IGBT,9.1 橫向雙擴(kuò)散MOSFET（ LD- MOSFET,N溝LD-MOS結(jié)構(gòu)示意圖,是平面工藝，雙擴(kuò)散或雙離子注入法制作的MOS器件 首先在N-硅片或N-外延層上進(jìn)行P型硼擴(kuò)散或硼注入，形成溝道。 然后用磷擴(kuò)散，或用磷、砷離子注入形成N+型的漏源區(qū)。并同時(shí)控制溝道的長(zhǎng)度L,LD- MOSFET特點(diǎn),

2、溝道的長(zhǎng)度由兩次擴(kuò)散的橫向結(jié)深之差決定，可以控制在1m以下。 特點(diǎn)：具有高增益、高跨導(dǎo)，頻率響應(yīng)特性好 由于溝道長(zhǎng)度縮小，使寬長(zhǎng)比W/L增加，電流容量大。 由于在漏區(qū)和溝道區(qū)間引入了承受電壓的N-漂移區(qū)，所以擊穿電壓高 它的各個(gè)極均從表面引出，便于集成時(shí)與其它元器件相連。 缺點(diǎn)：管芯占用面積太大，硅片表面利用率不高，器件的頻率特性也受到影響,9.2 垂直功率MOSFET （VVMOSFET,VVMOSFET結(jié)構(gòu)圖,為解決LDMOS的不足，推出VVMOS 是一種非平面型的MOS器件。 將漏區(qū)、漂移區(qū)和溝道區(qū)從硅片表面分別轉(zhuǎn)移到硅片的底部和體內(nèi)。 對(duì)每個(gè)V形槽有兩條溝道，因此管芯占用的硅片面積大大

3、地縮小。 這不僅大大地提高了硅片表面的利用率，而且器件的頻率特性也得到了很大的提高,VVMOSFET的缺點(diǎn),在V槽的頂端存在很強(qiáng)的電場(chǎng)，這會(huì)嚴(yán)重地影響器件擊穿電壓的提高； 器件導(dǎo)通電阻較大； V槽的腐蝕不容易控制，而且柵氧化層暴露，易受離子沾污，造成閾值電壓不穩(wěn)，可靠性下降。 為克服上述缺點(diǎn)，推出U槽結(jié)構(gòu)MOSFET,9.3 垂直漏U- MOSFET（VU- MOSFET,VU-MOSFET結(jié)構(gòu)圖,具有V V-MOSFET的優(yōu)點(diǎn) 其平頂結(jié)構(gòu)使漂移區(qū)中的電流能更好地展開，因而比V型結(jié)構(gòu)具有更低的導(dǎo)通電阻，因而有利于增大電流容量，降低導(dǎo)通電阻,9.4 垂直雙擴(kuò)散MOSFET（VD MOSFET,多

4、晶硅柵被埋藏在源極金屬的下面，源極電流穿過(guò)水平溝道，經(jīng)過(guò)柵極下面的積累層，再通過(guò)N-漂移區(qū)到漏極,VD MOSFET優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：較好的克服了VVMOS和VUMOS的缺點(diǎn)；使器件耐壓水平，可靠性和制造工藝水平前進(jìn)了一步。 缺點(diǎn)：導(dǎo)通電阻高， MOS管在開態(tài)時(shí)電阻上功率損耗將影響輸出功率 絕緣柵晶體管（IGBT）能很好地解決VDMOS導(dǎo)通電阻大的缺點(diǎn)，是目前普遍為人們接受的新型半導(dǎo)體功率器件,9.5 絕緣柵晶體管 （IGBT,與VDMOS十分相似，不同的是將N+襯底換成P+襯底。 形成MOS柵控的P+N PN+四層可控硅結(jié)構(gòu) 寄生可控硅效應(yīng)可通過(guò)短路發(fā)射結(jié)來(lái)消除。 當(dāng)該器件導(dǎo)通時(shí)，由于P+襯底向N-區(qū)發(fā)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，因而其導(dǎo)通電阻低，并且受N-區(qū)的電阻率和厚度影響小,IGBT結(jié)構(gòu)及等效電路圖,IGBT的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)通電阻受N-區(qū)的電阻率和厚度影響小，可以適當(dāng)選取N-區(qū)的電阻率和厚度，器件的耐壓可以作得很高，又不明顯增加導(dǎo)通電阻和管芯面積。 缺點(diǎn)：引入少子存儲(chǔ)效應(yīng)，是器件的關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng)，開關(guān)速度受到影響；另外它的最大工作電流受到寄生晶閘管閉鎖效應(yīng)的限制,隨堂