【摘要】：橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(Lateral Double Diffused Metal Oxide Transistor,LDMOS),因其較高的擊穿電壓、較低的導(dǎo)通電且易與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在功率集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。由于功率LDMOS通常工作在大電流、高功率密度、強(qiáng)電場(chǎng)及高頻率等惡劣環(huán)境中,其熱載流子(Hot Carrier,HC)可靠性問(wèn)題尤為突出。尤其是本文研究的用于半橋驅(qū)動(dòng)芯片的600V高壓LDMOS,工作條件更加苛刻,面臨HC可靠性問(wèn)題異常嚴(yán)峻。因此,600V高壓LDMOS器件的HC退化機(jī)理及壽命模型展開(kāi)深入的理論研究意義重大。本文通過(guò)TCAD仿真和I-V特性測(cè)試結(jié)合的方法研究了600V高壓LDMOS的熱載流子退化機(jī)理。研究結(jié)果表明:低V_(gs)高V_(ds)下的退化機(jī)理主要是柵極場(chǎng)板末端熱空穴的注入及界面態(tài)的產(chǎn)生,導(dǎo)致導(dǎo)通電阻R_(on)呈現(xiàn)先減小后增大的退化趨勢(shì)。對(duì)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(yīng)力的方法對(duì)其展開(kāi)研究。結(jié)果表明:高柵壓應(yīng)力下的退化機(jī)理主要為漏端附近表面大量施主界面態(tài)的產(chǎn)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(shí)間、脈沖頻率、溫度以及器件結(jié)構(gòu)參數(shù)等對(duì)高柵壓應(yīng)力下600V高壓LDMOS熱載流子退化機(jī)理的影響,研究發(fā)現(xiàn)脈沖上升下降沿存在特殊退化機(jī)理,一方面加劇漏端施主界面態(tài)的產(chǎn)生,另一方面在鳥(niǎo)嘴處注入大量熱空穴,進(jìn)一步促進(jìn)R_(on)的減小。最后,本文基于600V高壓LDMOS器件的HC退化機(jī)理建立了R_(on)壽命預(yù)測(cè)模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)模型中待定參數(shù)進(jìn)行了提取和驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果顯示,所建立的熱載流子壽命模型精度達(dá)到94%,能夠較好的預(yù)測(cè)600V高壓LDMOS器件R_(on)的退化趨勢(shì)。
【圖文】：

結(jié)處電場(chǎng)峰值急劇增加，，器件中的漏電流也開(kāi)始陡增并且很快達(dá)到雪崩擊穿。圖 2-3 為關(guān)態(tài)條件下600V 高壓 LDMOS 漏極施加 600V 電壓條件時(shí)器件內(nèi)部電勢(shì)分布仿真圖。圖 2-4 顯示 Sentaurus 軟件仿真得到器件關(guān)態(tài)擊穿電壓達(dá)到了750V左右，圖2-5也顯示通過(guò)Aligient1505測(cè)得600V高壓LDMOS實(shí)測(cè)關(guān)態(tài)擊穿電壓也達(dá)到 750V。漏極體電極源極柵極等勢(shì)線圖 2-3 關(guān)態(tài)條件下漏極施加 600V 電壓時(shí)器件內(nèi)部電勢(shì)分布情況
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN386

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號(hào)：2704784