本文關(guān)鍵詞：VDMOS器件的自熱效應(yīng)及高溫?zé)彷d流子效應(yīng)的研究

  更多相關(guān)文章： VDMOS 自熱效應(yīng) 襯底電流 熱載流子效應(yīng)

【摘要】：半導(dǎo)體功率器件是自集成電路發(fā)展以來(lái)一直被關(guān)注的主要焦點(diǎn)之一。它是實(shí)現(xiàn)工控智能化、系統(tǒng)化的核心技術(shù)基礎(chǔ)。VDMOS器件是自20世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的主流功率器件中最具特色的一種。它具有高耐壓、高開(kāi)關(guān)速度、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、熱穩(wěn)定好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于汽車電子、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、開(kāi)關(guān)電源等各個(gè)領(lǐng)域。隨著VDMOS在市場(chǎng)占有率逐年升高,人們對(duì)該器件的性能提出了更高的要求。VDMOS功率的可靠性是時(shí)下討論的最熱門(mén)的話題之一。研究器件可靠性的目的是為了使其可通過(guò)改進(jìn)優(yōu)化而具有更高的穩(wěn)定性。本文綜述了近些年來(lái)功率器件的發(fā)展概況。在大功率器件為市場(chǎng)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)的效益的同時(shí),也造成了巨大的能源消耗和諸多可靠性隱患。在此背景下,本文對(duì)VDMOS器件高溫可靠性進(jìn)行了深入研究,主要內(nèi)容如下：首先從VDMOS基本結(jié)構(gòu)和工作原理出發(fā),對(duì)器件的性能參數(shù)進(jìn)行了剖析。該器件是采用自對(duì)準(zhǔn)雙擴(kuò)散工藝下形成的導(dǎo)電溝道,通過(guò)合理設(shè)計(jì)P阱摻雜濃度可有效控制溝道長(zhǎng)度。從而有利于提高器件開(kāi)關(guān)速度和工作頻率,同時(shí)降低了導(dǎo)通電阻而增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)能力。另外、DMOS比普通MOS多了一個(gè)外延層的存在,是使其具有了更高耐壓特性的關(guān)鍵。重點(diǎn)對(duì)閾值電壓、導(dǎo)通電阻和擊穿電壓等參數(shù)逐個(gè)進(jìn)行了討論研究。并通過(guò)仿真展示了輸出特性和傳輸特性曲線。接著本文對(duì)VDMOS管的自熱效應(yīng)做了深入探討。用二維器件仿真軟件Silvaco-Atlas模擬了VDMOS器件工作時(shí)產(chǎn)熱分布,觀察到高溫區(qū)集中分布在溝道末端及積累層區(qū)域。仿真了器件自加熱效應(yīng)情形下的輸出特性曲線,結(jié)果顯示曲線在達(dá)到飽和點(diǎn)后隨漏電壓增大有下降趨勢(shì),而且高柵壓下,這種下降趨勢(shì)更為明顯,通過(guò)結(jié)合理論分析自熱效應(yīng)對(duì)器件參數(shù)造成的影響,從而揭示了自熱效應(yīng)導(dǎo)致器件退化的本質(zhì)。本文最后討論了高溫環(huán)境下VDMOS熱載流子效應(yīng)損傷機(jī)制,通過(guò)建立襯底電流模型,分析了襯底電流受偏置電壓和溫度影響的變化過(guò)程。結(jié)果表明：(1)襯底電流在偏置電壓固定時(shí),襯底電流隨溫度升高呈先下降后升高的變化過(guò)程。(2)在溫度相同情況下,越高的偏置電壓會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生更大襯底電流,反之亦然。結(jié)合理論確定了在溫度的應(yīng)力下器件內(nèi)電場(chǎng)分布、表面勢(shì)、電子電流密度等參數(shù)的退化是導(dǎo)致襯底電流上升的主要因素。最后通過(guò)仿真展示了閾值電壓、飽和漏電流以及轉(zhuǎn)移特性等電學(xué)特性的退化。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN386

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 高勇;;新型功率半導(dǎo)體器件發(fā)展之我見(jiàn)[J];山西電子技術(shù);2014年02期

2 姚進(jìn);張敏;沈克強(qiáng);;小尺寸VDMOS閾值電壓溫度特性模型[J];電子器件;2009年01期

3 章蕾;郭好文;何倫文;汪禮康;張衛(wèi);;貼片焊層厚度對(duì)功率器件熱可靠性影響的研究[J];半導(dǎo)體技術(shù);2007年11期

4 馬澤濤;朱大慶;王曉軍;;一種高功率LED封裝的熱分析[J];半導(dǎo)體光電;2006年01期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 李洪朋;高壓VDMOS物理特性及其建模研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2014年

2 霍向東;功率VDMOS器件的高溫可靠性研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

3 王泗禹;600V高壓VDMOS器件導(dǎo)通電阻仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2010年

4 姜守高;GaN基HEMT高溫特性及熱可靠性研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

5 王蓉;功率VDMOS器件結(jié)構(gòu)與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

6 陳龍;功率VDMOS物理結(jié)構(gòu)與特性的研究與建模[D];東南大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：1203721