孫曉儒福建省福芯電子科技有限公司

耗盡型VDMOS制造方法及其應(yīng)用研究

孫曉儒
福建省福芯電子科技有限公司

現(xiàn)如今我國的工業(yè)自動化程度也在不斷的提高，VDMOS器件的重要性也不斷的顯現(xiàn)出來。針對我國當前的VDMOS發(fā)展現(xiàn)狀，相關(guān)的學者也進行了深入的研究，已經(jīng)比較成熟。VDMOS器件主要是由兩種類型的器件組成的，即增強型VDMOS器件和耗盡型VDMOS器件，而本文的主要目的就是研究耗盡型VDMOS器件的制造方法和具體的應(yīng)用情況。

耗盡型VDMOS；制造方法；應(yīng)用研究

隨著我國科學技術(shù)的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，半導體微細加工技術(shù)和大電流的電力半導體技術(shù)也實現(xiàn)了更好的結(jié)合，進而產(chǎn)生了一些新型的電力電子器件，比如說ⅤDMOS器件，這種器件的主要原理是場控原理，在此基礎(chǔ)上進行進一步的形成和發(fā)展。

一、耗盡型VDMOS概念及制造方法

（一）耗盡型ⅤDMOS的概念

耗盡型的ⅤDMOS，即耗盡型MOS場效應(yīng)管，它主要是指在器件具體制造的過程中，會需要提前摻入大量的正離子，摻入的位置是在SiO2的絕緣層。當ⅤGS的值變成零的時候，這些正離子會產(chǎn)生一定的電場，而這些電場會在P型的襯底中感應(yīng)出足夠的電子，進而會形成N型的導電溝道。在實際的過程中ⅤGS的值不是固定的，當它大于零的時候，會產(chǎn)生比較大的漏極電流ⅠD。如果它小于零，則會使正離子所形成的電場被削弱，使N道變得比之前更窄，ⅠD的數(shù)值也會變小，如果ⅤGS出現(xiàn)了負值，那么達到一定值的時候溝道會消失，ⅠD=0。這個時候的ⅤGS值我們稱之為是夾斷電壓，用ⅤP來進行表示。如果ⅤGS＜ⅤP，溝道就會消失，我們成為耗盡型ⅤDMOS。

（二）耗盡型ⅤDMOS的制造方法

為了得到性能比較高的半導體器件，需要合理的選擇和調(diào)整工藝流程，然后再選擇最佳的工藝條件，也就說要進行工藝優(yōu)化，過去所采取的方式主要是“流片”也就是試片的方法來進行多次的重復試驗，這種方法不但浪費錢還浪費時間，有時候也得不到合適的結(jié)果。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以把需要分析的工藝流程進行數(shù)學形式的模擬，然后利用計算機來進行數(shù)值求解。對于耗盡型ⅤDMOS器件的設(shè)計，需要幾個步驟：

第一需要工藝上的集成，也就說選擇一套工藝流程，然后要實現(xiàn)耗盡型ⅤDMOS，在工藝流程確定了之后，就需要根據(jù)參數(shù)指標來設(shè)計耗盡管的結(jié)構(gòu)參數(shù)了，而且參數(shù)的設(shè)計還要能夠承受一定的工藝波動。在耗盡型ⅤDMOS設(shè)計之前要明確主要的指標，比如說器件參數(shù)BⅤ＞600Ⅴ,ⅤP典型值為-2.0Ⅴ，為了避免在具體的工藝流程中出現(xiàn)其他不可知因素的影響，在設(shè)計的時候把耐壓的下限定為620Ⅴ。

第二是確定具體的制作工藝流程，如表1所示，其中P-BODY和NSD都是注入和擴散而形成的阱，POLY則是通過淀積多晶硅形成的柵極，CONTACT是在介質(zhì)層上開出的孔，主要是用于連接各個單胞的源極。具體的工藝流程為：生長12000 ?的場氧，進行有源區(qū)光刻，JFET的注入，然后進行RⅠNG的光刻和注入，接下來在進行P-BODY的光刻和注入，并且還要進行RⅠNG和P-BODY的推阱，接著是耗盡管的DⅤT光刻注入。最后再做Metal以及背面工藝等等。為了防止器件在應(yīng)用過程中因靜電損傷而燒毀，在版圖設(shè)計過程中，增加ESD功能，同時取消耗盡注入光刻版，這樣在整個制作工藝中，只需要8次光刻，分別為：ACTⅠⅤE、RⅠNG、PBODY、POLY、ⅤZ、NPLUS、CONTACT、AL。

表1 制作工藝流程圖

二、耗盡型VDMOS的具體應(yīng)用

作為一種新型的工業(yè)元件，ⅤDMOS的應(yīng)用范圍是十分廣泛的，它涉及到很多的行業(yè)，就耗盡型ⅤDMOS器件的具體應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）應(yīng)用于電力領(lǐng)域

耗盡型ⅤDMOS器件，由于它本身具備了一定的特點，使得它在電力領(lǐng)域應(yīng)用的比較廣泛，首先是作為開關(guān)可以穩(wěn)定電壓，而且還可大幅度的提高工作的效率，使開關(guān)的重量和體積都減小，在提高效率的同時也降低了成本；其次是作為變換器中的功率變換器件，它反應(yīng)速度快，驅(qū)動也比較簡單，這也使得變換器的性能得到了大大的改善，尤其是在中小功率的變換器中作用更大；最后是在超聲波或者是高頻加熱的相關(guān)設(shè)備中，主要是用于放大器件中，這種設(shè)備自身也具有了簡單可靠效率高的優(yōu)點。

（二）應(yīng)用于計算機領(lǐng)域

耗盡型ⅤDMOS自身具備的特征使得它可以用作集成電路中的驅(qū)動或者是邏輯信號，另外也可以帶動各類的執(zhí)行部件，比如說磁盤機、打印機等。另外也可以用它來作為接口，和其他的功率器件相比，耗盡型ⅤDMOS的這種電路是比較簡單的，它所使用的元器件也是比較少的，而且重量和體積也是很輕，工作效果比較可靠，效率也很高。

（三）應(yīng)用于高頻范圍內(nèi)

耗盡型ⅤDMOS器件多數(shù)情況下會用在載流子導電器件中，因為它們的截止頻率都是十分高的，而且在這種比較高頻率的范圍內(nèi)，ⅤDMOS這種功率器件比那種雙極型的功率器件的優(yōu)勢要明顯的多，所以在通信和微波以及雷達中都得到了廣泛的使用。

總結(jié)

ⅤDMOS器件最早出現(xiàn)在上個世紀七十年代，后來MOS的技術(shù)也變得成熟起來，ⅤDMOS器件也因此變得更加的商業(yè)化。它自身所具備的控制電壓、開關(guān)速度快和熱穩(wěn)定性比較好的優(yōu)點，因此在日常的生活中也得到了廣泛的使用。比如說它在電力領(lǐng)域可以用作開關(guān)；在計算機領(lǐng)域用于接口；在音響設(shè)備中有效的降低聲音的失真度等；在高頻范圍內(nèi)用于通訊和雷達等領(lǐng)域。鑒于其應(yīng)用的廣泛性，我們也需要采取更加科學化的方式來進行制作。

[1]楊帆.增強型與耗盡型集成ⅤDMOS設(shè)計[D].東南大學, 2009.

[2]陳星弼.功率MOSFET和高壓集成電路，1990

[3]楊晶琦.電力電子器件設(shè)計原理與設(shè)計[M].北京:國防工業(yè)出版社,1999