屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法技术

本申请是关于一种屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法。该方法包括：获取既定结构参数和初始待定结构参数；提取晶体管的峰值电场路径；在峰值电场路径上截取若干个采样点；基于若干个采样点的碰撞电离积分，生成碰撞电离积分分布曲线；判断碰撞电离积分分布曲线中的目标电离积分值的数量是否小于目标阈值，若是，则对初始待定结构参数进行更新后重新执行判断碰撞电离积分分布曲线中的目标电离积分值的数量是否小于目标阈值的步骤，直至目标电离积分值的数量大于或等于目标阈值；若否，则将当前待定结构参数作为目标结构参数。本申请提供的方案，能够有效地平衡比导通电阻与击穿电压的矛盾关系，从而有效地降低晶体管的静态功耗。体管的静态功耗。体管的静态功耗。

【技术实现步骤摘要】
屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法。

技术介绍

[0002]与传统沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管相比，屏蔽栅沟槽型晶体管具有较高的沟道密度以及较好的电荷补偿效果，屏蔽栅结构能够有效地降低传输电容，从而使得屏蔽栅沟槽型晶体管能够拥有更低的比导通电阻，更小的导通和开关损耗，以及更高的工作频率，从而屏蔽栅沟槽型晶体管被广泛地应用于电源管理等重要领域。
[0003]相关技术中，为了降低屏蔽栅沟槽型器件的静态功耗，改善击穿电压和比导通电阻之间的矛盾关系，大多是通过对耐压区的电场分布进行调制，从而使得沿耐压区中峰值电场的均匀分布，来达到优化屏蔽栅沟槽型晶体管的效果，例如，公开号为CN105957892B的专利文件公开了一种屏蔽栅功率器件，其利用屏蔽电极通过屏蔽介质膜能够实现对耐压区进行横向耗尽的特点，对屏蔽介质膜的沿沟槽的纵向的厚度进行了设计，通过使屏蔽介质膜厚度逐渐增加的结构，实现对耐压区的电场强度进行调节并使耐压区的电场强度在纵向上分布更加均匀的效果，进而提高器件的击穿电压。
[0004]然而电场均匀并非意味着耐压区击穿点的均匀，也就不意味着击穿电压的最大化。

技术实现思路

[0005]为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法，能够有效地平衡比导通电阻与击穿电压的矛盾关系，从而有效地降低晶体管的静态功耗。
[0006]本申请提供一种屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法，包括：
[0007]获取既定结构参数和初始待定结构参数；
[0008]提取晶体管的峰值电场路径；所述峰值电场路径为晶体管耐压区中电场峰值位置的连线；
[0009]在所述峰值电场路径上截取若干个采样点；
[0010]基于所述若干个采样点的碰撞电离积分，生成碰撞电离积分分布曲线；
[0011]判断所述碰撞电离积分分布曲线中的目标电离积分值的数量是否小于目标阈值，若是，则对所述初始待定结构参数进行更新后重新执行判断所述碰撞电离积分分布曲线中的目标电离积分值的数量是否小于目标阈值的步骤，直至所述目标电离积分值的数量大于或等于目标阈值；若否，则将当前待定结构参数作为目标结构参数；
[0012]所述目标电离积分值与预设电离积分值的误差小于预设误差阈值；所述目标结构参数为在满足既定结构参数的情况下，使得晶体管的击穿电压满足击穿电压要求的待定结构参数。
[0013]在一种实施方式中，所述基于所述若干个采样点的碰撞电离积分，生成碰撞电离积分分布曲线，包括：
[0014]分别计算所述若干个采样点的碰撞电离积分；
[0015]基于所述若干个采样点的碰撞电离积分利用最小二乘法，计算得到所述碰撞电离积分分布曲线。
[0016]在一种实施方式中，所述分别计算所述若干个采样点的碰撞电离积分中，计算一个采样点的碰撞电离积分，包括：
[0017]基于以下计算公式对过所述采样点的耐压区电场线进行碰撞电离积分；
[0018]I
n
＝∫α
n
exp[∫(α
p
‑
α
n
)ds
′
]ds
[0019]其中，I
n
表示所述碰撞电离积分，α
n
表示电子的碰撞电离率，α
p
表示空穴的碰撞电离率。
[0020]在一种实施方式中，所述对所述初始待定结构参数进行更新，包括：
[0021]计算所述峰值电场路径上，与预设电离积分值的误差最小的电离积分值所在位置；
[0022]基于所述位置与屏蔽栅的横向距离对所述初始待定结构参数进行调整，并用调整后的初始待定结构参数覆盖原先的初始待定结构参数。
[0023]在一种实施方式中，所述基于所述位置与屏蔽栅的横向距离对所述初始待定结构参数进行调整，包括：
[0024]判断所述横向距离是否大于晶体管宽度的一半，若是，则按照第一优化策略对所述初始待定结构参数进行调整；若否，则按照第二优化策略对所述初始待定结构参数进行调整。
[0025]在一种实施方式中，所述对所述初始待定结构参数进行更新，包括：
[0026]按照第一优化策略对所述初始待定结构参数进行一次调整；
[0027]计算调整后的目标电离积分值的数量；
[0028]判断调整后的目标电离积分值的数量是否大于调整前的目标电离积分值的数量，若是，则继续按照第一优化策略对所述初始待定结构参数进行调整；若否，则按照第二优化策略对所述初始待定结构参数进行调整。
[0029]在一种实施方式中，所述第一优化策略，包括：缩短耐压区厚度、降低耐压区的掺杂浓度或缩短氧化层深度；
[0030]所述第二优化策略，包括：增加耐压区厚度、提升耐压区的掺杂浓度或增加氧化层深度。
[0031]在一种实施方式中，所述若干个采样点中，任意两个采样点之间的横向距离均大于采样间隔阈值。
[0032]在一种实施方式中，所述判断所述碰撞电离积分分布曲线中的目标电离积分值的数量是否小于目标阈值之前，还包括：
[0033]判断所述碰撞电离积分分布曲线的平均斜率是否低于斜率阈值，若是，则执行判断所述碰撞电离积分分布曲线中的目标电离积分值的数量是否小于目标阈值的步骤。
[0034]在一种实施方式中，所述判断所述碰撞电离积分分布曲线中的目标电离积分值的数量是否小于目标阈值之前，还包括：
[0035]若所述碰撞电离积分分布曲线的平均斜率不低于斜率阈值，则对所述初始待定结构参数进行更新后重新执行判断所述碰撞电离积分分布曲线的平均斜率是否低于斜率阈值的步骤，直至所述碰撞电离积分分布曲线的平均斜率低于斜率阈值。
[0036]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0037]本申请提供的屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法以晶体管耐压区中电场峰值位置的连线作为采样路径，即峰值电场路径，在该路径上截取若干个采样点进行碰撞电离积分的计算，进而得到可表示晶体管耐压区碰撞电离积分分布情况的碰撞电离积分分布曲线，根据晶体管耐压区碰撞电离积分分布情况可以得知晶体管处于正向阻断时，耐压区中各位置碰撞电离的强弱，从而评估器件的可靠性；通过调整耐压区掺杂浓度、耐压区厚度或氧化层深度使得碰撞电离积分分布趋于均匀，具体表现为：碰撞电离积分分布曲线中目标电离积分值的数量大于或等于目标阈值，由于目标电离积分值是与预设电离积分值的误差小于预设误差阈值的电离积分值，因此，当目标电离积分值的数量大于或等于目标阈值，则说明峰值电场路径上大部分位置的电场线能够达到最高碰撞电离积分，则说明耐压区的碰撞电离程度强，相应地，此时的晶体管的击穿电压也较高，以当前晶体管的既定结构参数和待定结构参数作为晶体管的设计参数得到的晶体管，在给定耐压区厚度下，能够实现高雪崩击穿电压；或在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法，其特征在于，包括：获取既定结构参数和初始待定结构参数；提取晶体管的峰值电场路径；所述峰值电场路径为晶体管耐压区中电场峰值位置的连线；在所述峰值电场路径上截取若干个采样点；基于所述若干个采样点的碰撞电离积分，生成碰撞电离积分分布曲线；判断所述碰撞电离积分分布曲线中的目标电离积分值的数量是否小于目标阈值，若是，则对所述初始待定结构参数进行更新后重新执行判断所述碰撞电离积分分布曲线中的目标电离积分值的数量是否小于目标阈值的步骤，直至所述目标电离积分值的数量大于或等于目标阈值；若否，则将当前待定结构参数作为目标结构参数；所述目标电离积分值与预设电离积分值的误差小于预设误差阈值；所述目标结构参数为在满足既定结构参数的情况下，使得晶体管的击穿电压满足击穿电压要求的待定结构参数。2.根据权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法，其特征在于，所述基于所述若干个采样点的碰撞电离积分，生成碰撞电离积分分布曲线，包括：分别计算所述若干个采样点的碰撞电离积分；基于所述若干个采样点的碰撞电离积分利用最小二乘法，计算得到所述碰撞电离积分分布曲线。3.根据权利要求2所述的屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法，其特征在于，所述分别计算所述若干个采样点的碰撞电离积分中，计算一个采样点的碰撞电离积分，包括：基于以下计算公式对过所述采样点的耐压区电场线进行碰撞电离积分；I
n
＝∫α
n
exp[∫(α
p
‑
α
n
)ds
′
]ds其中，I
n
表示所述碰撞电离积分，α
n
表示电子的碰撞电离率，α
p
表示空穴的碰撞电离率。4.根据权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构参数优化方法，其特征在于，所述对所述初始待定结构参数进行更新，包括：计算所述峰值电场路径上，与预设电离积分值的误差最小的电离积分值所在位置；基于所述位置与屏蔽栅的横向距离对所述初始待定结构参数进行调整，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子敏，王宇澄，虞国新，吴飞，钟军满，
申请(专利权)人：无锡先瞳半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：