摘 要低压SGT MOS是一种基于传统沟槽式MOSFET的一种改进型的功率MOSFET。相对于传统MOSFET功率器件，它的栅漏电容大大降低，开关速度变得更快，具有更加良好的器件性能，因此被广泛的应用于通讯、计算机、汽车等行业。本文首先介绍了SGT MOS的研究背景，然后分析了SGT MOS的工作原理和电学参数，继而研究了SGT MOS的元胞结构，最后用TSUPREM4工艺仿真软件和MEDICI电学特性仿真软件设计了一款低压SGT MOS，并对器件的元胞结构和击穿电压进行了仿真，得到的仿真结果与理论分析一致。
目 录
第一章 概述 1
1.1 功率器件概述 1
1.2 传统MOSFET的发展历程 1
1.3 本文研究的主要内容 2
第二章 SGT MOS的基本结构及工作原理 4
2.1 SGT MOS的元胞结构 4
2.2 SGT MOS的工作原理 5
2.3 SGT MOS的电学特性 6
第三章 SGT MOS的工艺 10
3.1光刻与刻蚀的工艺简介 10
3.2 SGT MOS的工艺流程 11
第四章 SGT MOS的分析与击穿特性仿真 15
4.1 TSUPREM4仿真软件简介 15
4.2 SGT MOS 的工艺仿真 16
4.3 SGT MOS 的击穿特性仿真 20
第五章 总结与展望 21
结束语 22
致谢 23
参考文献 24
附录A 25
附录B 43第一章 概述
1.1功率器件概述
随着社会对于节能减排的重视，人们对于环保的要求越来越高，因此，如何增强电子系统、器件的应用效率是当代人们最为关注的事。功率半导体器件是被觉得是处理这一难题的关键所在。回顾功率器件的成长历史，大致可以分成以下三个阶段：
双极型时代是第一个阶段，例如各种类别的晶闸管、功率二极管以及大功率晶体管等等。但是这些器件的性能局限性比较大，所能支持的应用领域会受到一定的限制。
功率MOSFET阶段是第二个阶 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
段。它的性能比较周全，比方说开关速度快、输入阻抗低、功率驱动和温度特性等都比较高，这大大避免了二次击穿这一难题。
器件技术与集成电路技术逐步融合的阶段是第三阶段。在这一阶段，微电子技术被广泛应用于各种类型的器件中。目前，在高压和超高压方向最典型的器件是Coolmos。虽然该装置在中低压下的耐压能力不高，但通电电阻应处于较低的状态，工作效率也较高。目前，沟道场效应管是此类器件的主要代表。
功率场效应晶体管广泛应用于各种工业领域。2010年以来，中国政府大力推行节能减排政策，使功率场效应晶体管在新能源、汽车、工业等领域的市场占有率大幅度提高。功率MOSFET发展如此迅速，主要依赖于功率MOSFET的以下特性：
1.频率高：和双极型功率器件相比较，功率MOSFET的频率得到了巨大的提升。
2.驱动方便：一些特殊的高压集成电路可以直接被功率MOSFET作为驱动使用。
1.2传统MOSFET的发展历程
鉴于MOSFET电压的优点—开关量可控、热稳定性好、开关速度快等，Y.Tarui等人对其进行了研究,提出了横向双扩散MOSFET结构的概念，在LDMOSFET的沟道区和漏极之间，由于浓度漂移区存的存在，能够承受较高的耐受电压。在扩散过程中，结深控制了通道长度。因此，可以通过设置更小的沟槽，以获得更大的电流。传统的MOSFET结构不能被制造成结合高压和大电流特性的功率器件。然而，纵使想要改善器件的频率特性，LDMOSFET因为其结构无法有效地减小芯片面积而无法做到。70年代末，社会逐渐意识到，社会的需要是通过垂直结构实现高压大电流电力装置的大功率设计。在纵向结构中，分别放置两个发射大电流的电极在硅片的正面和背面，使源极和漏极分别放置在硅片的正面和背面，由厚金属层制成源极和漏极。此外，相比于横向结构，纵向结构下的电位分布更适合承受高压。
1.3本文研究的主要内容
功率MOSFET的技术一直都在不断的发展。本文提出了一种改进的沟道MOSFET结构，并对其进行了分析和仿真。结果表明，该器件外延层的电流分布较均匀，且结构比传统的MOSFET结构具有更低的导通电阻和栅漏电容。本文的章节内容安排如下：
第1章绪论主要讲述了该课题的研究背景和功率MOSFET的发展历程。
第2章研究了SGT MOS的基本结构、工作原理和电学特性。
第3章介绍了光刻与刻蚀工艺并分析了SGT MOS的工艺流程。
第4章主要对SGT MOS的工艺流程和击穿特性进行了仿真。
第5章总结与展望，阐述了本文取得的研究成果，对下一步的探讨做出了展望。
第二章 SGT MOS的基本结构及工作原理
2.1 SGT MOS的元胞结构
SGT MOS的元胞结构主要分为两种，分别是上下结构，和左中右结构。
在上下结构中，控制栅位于最上方，屏蔽栅处于下方，两者之间被栅氧化层隔开。
而在左中右结构中，屏蔽栅位于中央，被左右两侧的控制栅所围绕，三者之间被栅氧化层隔开。如下图21,22所示。
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图21 上下结构 图22 左中右结构
SGT金属氧化物半导体是在沟槽金属氧化物半导体的基础上发展起来的。与传统的沟道式DMOS相比，SGT MOS在相同的耐压下具有较小的导通电阻，在栅极上具有较高的漏极电压振荡电阻，因此受到了广泛的关注。以下是SGT MOS的技术特点。
1、开关特性好

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