本文關(guān)鍵詞：550V厚膜SOI-LIGBT熱載流子退化機(jī)理及壽命模型研究

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【摘要】：厚膜絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管(Silicon On Insulator-Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor,SOI-LIGBT)具有耐壓高、輸出能力強和易于集成等優(yōu)點,是理想的功率半導(dǎo)體輸出器件,在功率集成電路領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而,厚膜SOI-LIGBT器件長期工作在高壓和大電流條件下,器件內(nèi)部存在嚴(yán)重的熱載流子注入(Hot Carrier Injection, HCI)效應(yīng),使得器件電學(xué)性能會隨時間逐漸退化,進(jìn)而影響器件及芯片的壽命。因此,厚膜SOI-LIGBT器件的HCI退化機(jī)理研究及壽命模型建立對器件可靠性優(yōu)化和壽命評估具有重要意義。本文首先確定了550V厚膜SOI-LIGBT器件HCI退化的最壞柵壓應(yīng)力為15V,并揭示了最壞應(yīng)力下器件HCI退化機(jī)理為溝道區(qū)的界面態(tài)產(chǎn)生與熱電子注入。然后,研究了陽極電壓Vac應(yīng)力對器件HCI退化的影響,研究表明,在低Vac應(yīng)力時,溝道區(qū)電場會隨Vac的增大而增大,導(dǎo)致器件HCI退化不斷增加；而在高Vac應(yīng)力時,受柵極場板和陰極金屬場板電場屏蔽作用及Kirk效應(yīng)影響,器件HCI退化與Vac無關(guān)。論文還研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對器件HCI退化的影響,結(jié)果表明,增加溝道長度、積累區(qū)長度及N-buffer長度,可以降低器件HCI退化。最后,基于退化機(jī)理研究,提出了兩種高HCI可靠性新結(jié)構(gòu)：陽極N+/P+間隔結(jié)構(gòu)與溝道電場屏蔽結(jié)構(gòu),實驗驗證這兩種結(jié)構(gòu)均可提高器件HCI可靠性。此外,本文還基于退化機(jī)理進(jìn)一步建立了厚膜SOI-LIGBT器件飽和電流和閾值電壓的退化壽命模型,驗證結(jié)果顯示該模型誤差小于7%,從而為厚膜SOI-LIGBT器件的可靠性優(yōu)化和壽命評估提供了理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：厚膜SOI-LIGBT 可靠性 熱載流子效應(yīng) 結(jié)構(gòu)參數(shù) 壽命模型
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN322.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 厚膜SOI-LIGBT器件概述9-13
• 1.1.1 厚膜SOI技術(shù)的特點和優(yōu)勢9-11
• 1.1.2 厚膜SOI-LIGBT器件的發(fā)展11-13
• 1.2 厚膜SOI-LIGBT器件熱載流子效應(yīng)及研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 SOI-LIGBT器件熱載流子退化表征分析方法15-19
• 1.4 本文研究目標(biāo)及組織結(jié)構(gòu)19-21
• 第二章 550V厚膜SOI-LIGBT器件最壞應(yīng)力及熱載流子退化機(jī)理研究21-37
• 2.1 550V厚膜SOI-LIGBT器件基本特性21-23
• 2.1.1 550V厚膜SOI-LIGBT器件結(jié)構(gòu)和原理21-22
• 2.1.2 550V厚膜SOI-LIGBT器件關(guān)斷特性22-23
• 2.2 550V厚膜SOI-LIGBT器件最壞應(yīng)力條件研究23-27
• 2.3 550V厚膜SOI-LIGBT器件最壞應(yīng)力條件下的熱載流子退化機(jī)理27-31
• 2.4 陽極電壓對550V厚膜SOI-LIGBT器件熱載流子退化的影響31-35
• 2.5 本章小結(jié)35-37
• 第三章 結(jié)構(gòu)參數(shù)對550V厚膜SOI-LIGBT器件熱載流子退化影響研究37-53
• 3.1 溝道長度對厚膜SOI-LIGBT器件熱載流子退化的影響37-39
• 3.2 積累區(qū)長度對厚膜SOI-LIGBT器件熱載流子退化的影響39-41
• 3.3 N-buffer長度對厚膜SOI-LIGBT器件熱載流子退化的影響41-45
• 3.4 高熱載流子可靠性厚膜SOI-LIGBT器件新結(jié)構(gòu)研究45-52
• 3.4.1 降低關(guān)斷時間新結(jié)構(gòu)的熱載流子退化研究45-49
• 3.4.2 溝道電場屏蔽結(jié)構(gòu)的熱載流子退化研究49-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 550V厚膜SOI-LIGBT器件熱載流子退化壽命模型研究53-65
• 4.1 厚膜SOI-LIGBT器件熱載流子退化壽命建模方案53-55
• 4.2 厚膜SOI-LIGBT器件熱載流子退化壽命模型建立55-62
• 4.2.1 厚膜SOI-LIGBT器件開態(tài)應(yīng)力階段熱載流子退化壽命模型建立55-56
• 4.2.2 厚膜SOI-LIGBT器件關(guān)態(tài)應(yīng)力階段熱載流子退化壽命模型建立56-59
• 4.2.3 厚膜SOI-LIGBT器件開關(guān)轉(zhuǎn)換階段熱載流子退化壽命模型建立59-62
• 4.3 厚膜SOI-LIGBT器件壽命模型參數(shù)提取及驗證62-64
• 4.3.1 飽和電流壽命模型參數(shù)的提取及模型的驗證62-63
• 4.3.2 閾值電壓壽命模型參數(shù)的提取及模型的驗證63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-69
• 5.1 總結(jié)65-67
• 5.2 展望67-69
• 致謝69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 碩士期間取得成果75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：671777