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1、超結(jié)是一種以PNPN相互交替的結(jié)構(gòu),通過(guò)半導(dǎo)體P型區(qū)域與N型區(qū)域之間的相互耗盡從而形成類(lèi)本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),承擔(dān)高的耐壓。超結(jié)(SJ)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)打破了常規(guī)器件中漂移區(qū)的比導(dǎo)通電阻與耐壓間的2.5次方的關(guān)系,從而在高壓應(yīng)用的情況下,大大降低器件的導(dǎo)通電阻,提高了高壓功率器件的轉(zhuǎn)化效率。
本研究主要內(nèi)容包括:⑴由PN層結(jié)構(gòu)的超結(jié)元胞入手,對(duì)其各處電場(chǎng)及元胞的比導(dǎo)通電阻和關(guān)斷時(shí)的耐壓情況進(jìn)行了理論分析、公式推導(dǎo)及仿真驗(yàn)證;緊接著分析了圓
2、柱形元胞的各處電場(chǎng)及耐壓與比導(dǎo)通電阻的關(guān)系并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。⑵對(duì)六角型超結(jié)元胞進(jìn)行了Medici仿真并探討了各個(gè)參數(shù)對(duì)器件耐壓和比導(dǎo)通電阻的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著濃度的增大器件的耐壓提高,但器件的比導(dǎo)通電阻也大大增加;元胞的最大擊穿電壓位置出現(xiàn)在PN區(qū)域各約占一半時(shí);比導(dǎo)通電阻隨著內(nèi)區(qū)域半徑的增大而增大;最大耐壓位置并非在電荷完全平衡時(shí)取得,而是相對(duì)完全平衡時(shí)略有偏差。本文首先對(duì)P環(huán)繞N結(jié)構(gòu)和N環(huán)繞P結(jié)構(gòu)兩種類(lèi)型的元胞進(jìn)行了選擇;繼而仿真優(yōu)
3、化出耐壓高達(dá)716V比導(dǎo)僅有0.145Ω·mm2的超結(jié)器件結(jié)構(gòu);然后對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行了濃度容差為10%的分析和優(yōu)化,設(shè)計(jì)出耐壓最高741V,比導(dǎo)2~2.6Ω·mm2之間的穩(wěn)定元胞結(jié)構(gòu)。⑶提出了一種具有 JTE的變間距超結(jié)終端結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)很好的解決了超結(jié)器件由于邊緣電荷非平衡引起的擊穿問(wèn)題,同時(shí)有效的減少了終端表面對(duì)耐壓的影響,使其擊穿主要發(fā)生在元胞區(qū)域。接著對(duì)該結(jié)構(gòu)仿真優(yōu)化,優(yōu)化后的終端耐壓高達(dá)722V,終端寬度僅有70μm,順利完成各項(xiàng)設(shè)
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