SGT MOSFET雪崩耐量论文总结

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1、2016/6/2论文名称：①DesignofAvalancheCapabilityofPowerMOSFETsbyDeviceSimulation②ExperimentalstudyandsimulationsontwodifferentavalanchemodesintrenchpowerMOSFETs③Multi-CellEffectsduringUnclampedInductiveSwitchingofPowerMOSFETs④Anewsimulationapproachtoinvestigateavalanchebehavior这四篇论文为Infineon的I.Pa

2、wel所写，针对SGTMOSFET的UIS特性进行研究，主要讲机理与仿真方法。①DesignofAvalancheCapabilityofPowerMOSFETsbyDeviceSimulation1、器件的雪崩状态必须要发生在元胞内，因此器件终端耐压必须要比元胞高，文中提出一种如下图的终端，实际生产中，英飞凌在200V及以上的Optimos中也采用了类似的结构，终端的field-plate换成了和元胞一样的屏蔽栅。2、UIS的测试电路图如下，UIS的能量可用E=12×L×I2定义，它必须在晶体管内耗散，产生热量，UIS有两种破坏模式：能量破坏与电流破坏。能量破坏的仿真

3、需要大电感（大于100uH），电流破坏的仿真需要小电感。在测试过程中需要增加电流，然后重复测试，直到器件失效。本论文主要讨论电流破坏，因此需要小的负载电感，有两种仿真模型如下：a）的cell之间可以进行热传导，主要用于评价临近元胞之间的热传递，热损坏的温度取决于外延层的浓度，仿真中定义为700K。b）主要用于评价cell之间的不均匀对雪崩的影响。电感设为10uH，环境温度300K，在电流较小时，a）与b）所有的cell的电流相同，随着电流上升，约在2us时电流开始出现差别。a）的cells的电流出现差别后还会稳定下来，b）的cells的cell1最终会流过所有电流，器件

4、的温度会迅速上升，甚至会达到1200K，此外，碰撞电离率的中心会出现在NN+处，即衬底处。a）的测试波形如下，当电流到达一定数值时就会出现不均匀的情况b）的测试波形如下，同样在电流达到一定数值时就会出现不均匀的情况。3、在对UIS的电流失效进行考虑时，采用a）模型，如下图所示，L从10uH到100uH为电流失效，100uH以上是能量失效。采用b）模型时，如下图所示，a）对应Model1，b）对应Model2，Model2基本可以定性确认器件的UIS特性，而Model1不准确。4、EBIC（ElectronBeamInducedCurrentmicroscopy电子束感应

5、电流显微镜检查）可以有效的对终端的空间电荷区进行成像，用来发现并克服薄弱点。电子束可以在终端形成电子空穴对，然后在电场的作用下分离，形成电流，然后在源极处通过电流放大器采集电流。由于电子束的照射，在器件的二氧化硅内同样会产生电子空穴对，空穴会被困在二氧化硅内部，因此可以在二氧化硅表面吸引并积累电子，使得器件导通，为了使得器件关断，需要在栅极加负电压。②ExperimentalstudyandsimulationsontwodifferentavalanchemodesintrenchpowerMOSFETs电流失效与Isnap有关，Isnap越大，雪崩耐量越大。