【摘要】：橫向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管(Lateral Double Diffused Metal Oxide Transistor,LDMOS),因其較高的擊穿電壓、較低的導通電且易與標準CMOS工藝兼容等優(yōu)點,已經在功率集成電路中得到了廣泛的應用。由于功率LDMOS通常工作在大電流、高功率密度、強電場及高頻率等惡劣環(huán)境中,其熱載流子(Hot Carrier,HC)可靠性問題尤為突出。尤其是本文研究的用于半橋驅動芯片的600V高壓LDMOS,工作條件更加苛刻,面臨HC可靠性問題異常嚴峻。因此,600V高壓LDMOS器件的HC退化機理及壽命模型展開深入的理論研究意義重大。本文通過TCAD仿真和I-V特性測試結合的方法研究了600V高壓LDMOS的熱載流子退化機理。研究結果表明:低V_(gs)高V_(ds)下的退化機理主要是柵極場板末端熱空穴的注入及界面態(tài)的產生,導致導通電阻R_(on)呈現(xiàn)先減小后增大的退化趨勢。對于高V_(gs)高V_(ds),由于600V高壓LDMOS器件直流安全工作區(qū)很窄,所以采用柵脈沖占空比加速應力的方法對其展開研究。結果表明:高柵壓應力下的退化機理主要為漏端附近表面大量施主界面態(tài)的產生以及熱電子的注入。此外,還研究了柵脈沖占空比、上升下降時間、脈沖頻率、溫度以及器件結構參數等對高柵壓應力下600V高壓LDMOS熱載流子退化機理的影響,研究發(fā)現(xiàn)脈沖上升下降沿存在特殊退化機理,一方面加劇漏端施主界面態(tài)的產生,另一方面在鳥嘴處注入大量熱空穴,進一步促進R_(on)的減小。最后,本文基于600V高壓LDMOS器件的HC退化機理建立了R_(on)壽命預測模型,并通過實驗對模型中待定參數進行了提取和驗證。驗證結果顯示,所建立的熱載流子壽命模型精度達到94%,能夠較好的預測600V高壓LDMOS器件R_(on)的退化趨勢。
【圖文】：

結處電場峰值急劇增加，，器件中的漏電流也開始陡增并且很快達到雪崩擊穿。圖 2-3 為關態(tài)條件下600V 高壓 LDMOS 漏極施加 600V 電壓條件時器件內部電勢分布仿真圖。圖 2-4 顯示 Sentaurus 軟件仿真得到器件關態(tài)擊穿電壓達到了750V左右，圖2-5也顯示通過Aligient1505測得600V高壓LDMOS實測關態(tài)擊穿電壓也達到 750V。漏極體電極源極柵極等勢線圖 2-3 關態(tài)條件下漏極施加 600V 電壓時器件內部電勢分布情況
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN386

【參考文獻】

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1 孫鵬;劉玉奎;陳文鎖;;700V三層RESURF nLDMOS優(yōu)化設計[J];微電子學;2013年02期

2 姜建發(fā);李正堅;薛承典;卞德森;;PDP與LCD大屏幕顯示器性能評價方法和技術探討[J];現(xiàn)代電視技術;2009年05期

3 張衛(wèi)東,湯玉生,郝躍;MOS器件熱載流子效應的測試方法[J];西安電子科技大學學報;1997年04期

本文編號：2704784