郭丽莎,夏 洋

摘 要:分析影响VDMOS开关特性的各部分电容结构及参数,为了减少寄生电容,提高开关速度,在此提出一种减少VDMOS寄生电容的新型结构。该方法是部分去除传统VDMOS的neck区多晶硅条,并利用多晶硅作掩模注入P型区,改变VDMOS栅下耗尽区形状,减小寄生电容。在此增加了neck区宽度,并增加了P阱注入。利用TCAD工具模拟,结果表明:这种新型结构与传统VDMOS相比,能有效减小器件的寄生电容,减少栅电荷量,提高开关时间,提高器件的动态性能。

关键词:VDMOS;电容;TCAD;开关时间

中图分类号:TN710文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)20-200-03

New VDMOS Structure with Reduced Parasitic Capacitance

GUO Lisha,XIA Yang

(Institute of Microelectronics,Chinese Academy of Science,Beijing,100029,China)

Abstract:The capacitances structure and parameters of VDMOS,a new structure with reduced VDMOS parasitic capacitance are introduced.This structure features an additional p-region formed at the surface using a poly-Si gate as a mask,so the shape of depletion region can be changed.This method increases width of the neck area and increases the P-well injection.And the use of TCAD tools for simulation.Results show that:compared to conventional VDMOS,this new structure can effectively reduce the device parasitic capacitance,reduce the gate charge,and improve the switching time,improve the dynamic performance of the device.

Keywords:VDMOS;capacitance;TCAD;switching time

0 引 言

VDMOS与双极晶体管相比,它的开关速度快,开关损耗小,输入电阻高,驱动电流小,频率特性好,跨导高度线性[1]等优点。特别值得指出的是,它具有负温度系数,没有双极功率管的二次击穿问题,安全工作区大。因此,不论是开关应用还是线性应用,VDMOS都是理想的功率器件。VDMOS的开关速度[2]是在高频应用时的一个重要的参数,因此提出一种减小寄生电容的新型VDMOS结构。

1 基本原理

功率VDMOS的开关特性是由其本征电容和寄生电容来决定的。VDMOS的电容主要由三个部分栅源电容Cgs、栅漏电容Cgd 以及源漏电容Cds组成,如图1所示。电容的充放电是限制其开关速度的主要因素。

栅源之间的电容是由三个部分组成,即:

Cgs=Cgs(N+)+Cgs(P)+Cgs(M)

Cgs(N+)是栅源交叠电容;Cgs(M)是栅与源金属间的电容;Cgs(P)是栅与P-base之间的电容。这三个电容的大小都是由VDMOS本身设计上的参数决定的,最主要取决于介质层的厚度。

图1 VDMOS寄生电容

栅漏之间的电容Cgd[3]是……