半超结柱区对离子注入的工艺要求

　　当击穿电压降低幅度小于15时，半超结VDMOSFET的电荷失配程度为62.3—159.6，失配的范围为221.9，超结VDMOSFET的电荷失配程度为67.8—63.1，失配的范围为130.9.这也就是说半超结VDMOSFET击穿电压对P柱浓度的敏感度更低。在半超结VDMOSFET中，随着电荷失配程度从0增大，柱区与衬底辅助层的电场大小变化趋势相反，衬底辅助层电场的变化对击穿电压的降低起到了缓冲作用，半超结VDMOSFET的击穿电压下降幅度比超结VDMOSFET小得多。在本文的器件中，P柱浓度的偏差范围可提高69.5，此时P柱浓度偏差导致击穿电压降低15时。所以在实际工艺中SiC半超结VDMOSFET相对于SiC超结VDMOSFET能够允许电荷失配程度范围更大，P柱掺杂浓度能够允许更大偏差。半超结VDMOSFET的击穿电压曲线不是对称曲线。电荷失配程度大于30时，击穿电压的下降速度比电荷失配程度小于30时更缓慢。这意味着离子注入剂量的误差在不可避免的情况下，适当增大离子注入剂量可以减小击穿电压降低的幅度。

　　SiC半超结VDMOSFET是近年来的一种新型功率器件，相对于常规VDMOSFET在相同导通电阻下具有更大击穿电压。半超结结构中的P柱需要在N型外延层上进行离子注入形成，然而离子注入控制精度的偏差会导致柱区电荷失配，导致器件的反向击穿电压降低。对4H-SiC半超结VDMOSFET和超结VDMOSFET进行了二维仿真结果表明，半超结VDMOSFET中的电荷失配程度为30时半超结VDMOSFET击穿电压大，其原因是P阱和衬底辅助层的存在对器件的电场分布造成了影响。半超结VDMOSFET的击穿电压的变化对P柱浓度的敏感度比超结VDMOSFET的更低，这表明半超结VDMOSFET允许的工艺误差范围更大。在P柱浓度偏差导致击穿电压降低15情况下，柱区浓度偏差范围相比超结VDMOSFET可提高69.5，半超结VDMOSFET柱区对离子注入的工艺要求更低。