CoolMos principle, structure and manufacturing

For conventional VDMOS device structures, Rdson and BV are in a contradictory relationship. To increase BV, we must start by reducing the EPI doping concentration. However, the epitaxial layer is the channel for the forward current to flow. When the EPI doping concentration is reduced, the resistance will inevitably increase, and Rdson will increase. Therefore, for ordinary VDMOS, the contradiction between the two is irreconcilable. However, for COOLMOS, this contradiction is not so obvious. By setting a P region deep into the EPI, the BV is greatly improved, and at the same time, it has no effect on Rdson. Why can the withstand voltage be greatly improved with this P region deep into the substrate? For conventional VDMOS, the reverse withstand voltage mainly depends on the PN junction at the interface between the N-type EPI and the body region. For a PN junction, the withstand voltage mainly depends on the depletion region. The electric field size in the depletion region and the area of ​​the width of the depletion region expansion, that is, the light green part in the figure below, are the size of the withstand voltage. In conventional VDMOS, the concentration of P body is greater than that of N EPI, and the depletion region of PN junction mainly diffuses to the low-doped side. Therefore, under this structure, the depletion region on the P body side expands very little, and basically does not contribute much to the pressure. The pressure is mainly on the side of P body-N EPI in the N-type. The electric field strength of this area changes gradually. The closer to the PN junction surface (A junction in Figure a), the greater the electric field strength E. Therefore, the light green area formed is trapezoidal.