本文關鍵詞：VDMOS器件的自熱效應及高溫熱載流子效應的研究

  更多相關文章： VDMOS 自熱效應 襯底電流 熱載流子效應

【摘要】：半導體功率器件是自集成電路發(fā)展以來一直被關注的主要焦點之一。它是實現工控智能化、系統化的核心技術基礎。VDMOS器件是自20世紀末發(fā)展起來的主流功率器件中最具特色的一種。它具有高耐壓、高開關速度、驅動能力強、熱穩(wěn)定好等優(yōu)點,被廣泛用于汽車電子、電機驅動、開關電源等各個領域。隨著VDMOS在市場占有率逐年升高,人們對該器件的性能提出了更高的要求。VDMOS功率的可靠性是時下討論的最熱門的話題之一。研究器件可靠性的目的是為了使其可通過改進優(yōu)化而具有更高的穩(wěn)定性。本文綜述了近些年來功率器件的發(fā)展概況。在大功率器件為市場帶來巨大經濟的效益的同時,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VDMOS器件高溫可靠性進行了深入研究,主要內容如下：首先從VDMOS基本結構和工作原理出發(fā),對器件的性能參數進行了剖析。該器件是采用自對準雙擴散工藝下形成的導電溝道,通過合理設計P阱摻雜濃度可有效控制溝道長度。從而有利于提高器件開關速度和工作頻率,同時降低了導通電阻而增強了驅動能力。另外、DMOS比普通MOS多了一個外延層的存在,是使其具有了更高耐壓特性的關鍵。重點對閾值電壓、導通電阻和擊穿電壓等參數逐個進行了討論研究。并通過仿真展示了輸出特性和傳輸特性曲線。接著本文對VDMOS管的自熱效應做了深入探討。用二維器件仿真軟件Silvaco-Atlas模擬了VDMOS器件工作時產熱分布,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情形下的輸出特性曲線,結果顯示曲線在達到飽和點后隨漏電壓增大有下降趨勢,而且高柵壓下,這種下降趨勢更為明顯,通過結合理論分析自熱效應對器件參數造成的影響,從而揭示了自熱效應導致器件退化的本質。本文最后討論了高溫環(huán)境下VDMOS熱載流子效應損傷機制,通過建立襯底電流模型,分析了襯底電流受偏置電壓和溫度影響的變化過程。結果表明：(1)襯底電流在偏置電壓固定時,襯底電流隨溫度升高呈先下降后升高的變化過程。(2)在溫度相同情況下,越高的偏置電壓會導致產生更大襯底電流,反之亦然。結合理論確定了在溫度的應力下器件內電場分布、表面勢、電子電流密度等參數的退化是導致襯底電流上升的主要因素。最后通過仿真展示了閾值電壓、飽和漏電流以及轉移特性等電學特性的退化。
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN386

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前4條

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

2 姚進;張敏;沈克強;;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);;貼片焊層厚度對功率器件熱可靠性影響的研究[J];半導體技術;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];半導體光電;2006年01期

中國碩士學位論文全文數據庫 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;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;2014年

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

5 王蓉;功率VDMOS器件結構與優(yōu)化設計研究[D];西安電子科技大學;2010年

6 陳龍;功率VDMOS物理結構與特性的研究與建模[D];東南大學;2006年

，

本文編號：1203721