基于LDMOSFET熱載流子效應(yīng)的可靠性研究.pdf

1、LDMOSFET(Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Tran-sistor，橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)是高壓功率器件，在通信、雷達(dá)等高科技領(lǐng)域極具優(yōu)勢，它可以在較高的漏源電壓以及高頻率、高溫度的條件下表現(xiàn)優(yōu)異。在這些領(lǐng)域中，周圍環(huán)境惡劣，高壓功率器件的設(shè)計是集成電路中不可或缺的組成部分，甚至是整個設(shè)計的重點和難點。
　　 普通MOS的典型結(jié)

2、構(gòu)是兩個有源區(qū)中間直接是一個反型層溝道，從而形成簡單的電流回路，在高功率器件領(lǐng)域，由于對高增益、大電流的不斷需求，器件的耐壓能力以及驅(qū)動能力也在逐漸增強(qiáng)，使得這種簡單結(jié)構(gòu)的MOS變得無法使用，LDMOS的漂移區(qū)(drift region)結(jié)構(gòu)很好的解決了這一問題，甚至使得溝道長度變短時產(chǎn)生的各種短溝道效應(yīng)明顯減弱。LDMOS器件一直向著向高增益、高效率的方向發(fā)展，隨著柵氧厚度、結(jié)深、溝道長度的減小，器件在高壓環(huán)境下，必然會產(chǎn)生高電場區(qū)域

3、，MOSFET溝道中電場場強(qiáng)增加，載流子在這種強(qiáng)電場的作用下將獲得很高的能量，這些高能載流子稱為“熱載流子”。熱載流子撞擊晶格原子，發(fā)生碰撞電離現(xiàn)象，產(chǎn)生次級電子空穴對，其中，部分空穴成為了襯底電流，而部分熱載流子可以越過Si/SiO2勢壘，形成柵極電流，在Si/SiO2處產(chǎn)生界面態(tài)和柵氧內(nèi)產(chǎn)生陷阱，使得器件閾值電壓、跨導(dǎo)等各種性能退化，從而影響了器件的使用壽命。
　　 根據(jù)LDMOS的碰撞電離機(jī)理，襯底電流和部分的柵極電流都是

4、由碰撞電離產(chǎn)生，而襯底電流比柵極電流高了幾個數(shù)量級，襯底電流表征了器件的碰撞電離程度，因此襯底電流在一定程度上反映了器件的熱載流子效應(yīng)的程度。在本文中首先討論了LDMOS的基本電學(xué)特性，如I-V特性，亞閾值特性，擊穿特性等等；然后，根據(jù)LDMOS的結(jié)構(gòu)特點及其電學(xué)特性，結(jié)合MEDICI仿真軟件，在普通MOS襯底電流模型的基礎(chǔ)上，本文建立了一個適合長溝道LDMOS的襯底電流模型。為了盡可能準(zhǔn)確的預(yù)測熱載流子效應(yīng)引起的器件退化特性，需要給L