SOI高壓薄層LDMOS可靠性的研究.pdf

1、由于SOI LDMOS器件具有開關(guān)速度快、功耗低、介質(zhì)隔離性好以及易于集成等優(yōu)點，在電子驅(qū)動、電源管理和汽車電子等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。SOI LDMOS器件經(jīng)常工作在高溫、大電流等條件下，所以對器件的可靠性具有很高的要求。本文針對這一問題，研究了 SOI高壓薄層 pLDMOS和 nLDMOS的可靠性。用KEITHLEY4200-SCS半導(dǎo)體特性分析系統(tǒng)對器件進行應(yīng)力測試，利用仿真軟件Silvaco進行二維仿真，分析了器件的可靠性機制。主

2、要研究內(nèi)容如下：
　?。?）SOI高壓薄層場pLDMOS器件的可靠性機理
　　本文從熱載流注入效應(yīng)、自熱效應(yīng)和界面電荷三個角度對 SOI高壓薄層pLDMOS器件的可靠性進行研究。高壓應(yīng)力測試結(jié)果顯示器件的閾值和比導(dǎo)通電阻隨著時間分別增大和減小。通過仿真和電荷泵測試，揭示了其退化機理。閾值退化的原因是溝道柵氧處產(chǎn)生界面態(tài)和界面電荷，而比導(dǎo)通電阻退化的原因是積累層場氧處產(chǎn)生了負(fù)的界面電荷。其次，研究了器件靜態(tài)和動態(tài)自然效應(yīng)。當(dāng)器

3、件處于開關(guān)態(tài)時，器件的晶格溫度由器件開態(tài)維持的時間決定，工作幾個脈沖周期后，器件的溫度變化逐漸穩(wěn)定。最后研究了不同位置的界面/氧化層電荷對器件擊穿電壓、閾值和比導(dǎo)通電阻的影響。
　?。?）SOI高壓薄層nLDMOS器件的可靠性機理
　　研究了SOI高壓薄層nLDMOS器件的耐壓與漂移區(qū)濃度和埋氧層厚度的關(guān)系。通過對不同漂移區(qū)濃度和不同埋氧層厚度條件下器件的耐壓分析，得到該結(jié)構(gòu)中最優(yōu)的漂移區(qū)濃度和埋氧層厚度。同樣從靜態(tài)自熱效應(yīng)

4、和動態(tài)自熱效應(yīng)兩個角度對nLDMOS器件的自熱效應(yīng)進行了仿真分析。對nLDMOS的熱載流子效應(yīng)也進行了測試和仿真分析。
　　（3）減小熱載流子注入的新結(jié)構(gòu)研究
　　LDMOS器件在溝道末端和漂移區(qū)均會發(fā)生熱載流子注入效應(yīng)，通過對器件熱載流子效應(yīng)的分析，提出了兩種改變熱載流子注入效應(yīng)的結(jié)構(gòu)。一種是在Corner引入輕摻雜的結(jié)構(gòu)，一種是在Corner區(qū)使用高K介質(zhì)層。從工藝兼容的角度考慮，在Corner引入輕摻雜的結(jié)構(gòu)更為理想。