1引言功率MOSFET具有输入阻抗高、导通电阻低、开关速度快、工艺兼容性和热稳定性良好等优点[1]。垂直双扩散MOSFET源极和漏极分别做在芯片的上下表面，形成垂直导电通道；衬底作为漏极[2]，多个元胞并联能够实现大功率[3]。在此基础上，将超级结结构引入到MOSFET漂移区，周期性排列的P区和N区形成多个垂直的PN结[4]。在耐压时P区和N区相互耗尽形成电荷补偿效应，通过由N区指向P区的横向电场，使漂移区纵向电场分布变得均匀平缓，器件击穿电压大幅提高[5]。利用SilvacoTCAD软件建模分析超级结MOSFET的电流-电压特性、转移特性和耐压特性，加深超级结MOSFET的基础理论研究，对大规模生产和未来产品改进大有裨益。2超级结MOSFET原理及建模2.1工作原理超级结MOSFET结构示意图如图1所示。在其漂移区中引入了恰好能够完全耗尽的P区和N区，耗尽程度取决于P区和N区彼此之间的宽度和掺杂浓度。超级结MOSFET每一个元胞中存在三个超级结MOSFET特性仿真分析王卉如，张治国，祝永峰，贾文博，李颖，任向阳，钱薪竹（沈阳仪表科学研究院有限公司，沈阳110043）摘要:为实现硅基MOSFET功率器件低导通电阻和高击穿电压的折衷优化，在传统MOSFET漂移区中引入周期性排列的P区和N区，增加垂直分布的PN结结构，设计一种具有1200V耐压的超级结MOSFET。基于对工作原理的分析，使用SilvacoTCAD软件建立结构模型，仿真该器件的电流-电压特性、转移特性以及耐压特性。由仿真结果归纳出所设计超级结MOSFET工作原理，并与传统MOSFET进行对比。实验结果显示该超级结MOSFET在诸多方面均存在优势，为新型硅基功率半导体器件的设计改进提供了新的思路。关键词：超级结MOSFET；TCAD仿真；电流-电压特性；转移特性；耐压特性DOI：10.3969/j.issn.1002-2279.2023.02.007中图分类号:TN386文献标识码:A文章编号：1002-2279（2023）02-0027-04SimulationandAnalysisofCharacteristicsofaSuperJunctionMOSFETWANGHuiru,ZHANGZhiguo,ZHUYongfeng,JIAWenbo,LIYing,RENXiangyang,QIANXinzhu(ShenyangAcademyofInstrumentationScienceCO.,LTD.,Shenyang110043,China)Abstract:Inordertorealizethecompromiseoptimizationoflowon-resistanceandhighbreakdownvoltageofsilicon-basedMOSFETpowerdevices,asuperjunctionMOSFETwithwithstandvoltage1200VisdesignedbyintroducingperiodicallyarrangedPregionandNregionintothedriftregionoftraditionalMOSFETandincreasingtheverticallydistributedPN...
