半橋芯片中LDMOS器件的HTRB分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、高壓半橋驅(qū)動(dòng)芯片是一種集成高壓橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(Laterally Diffused MetalOxide Semiconductor, LDMOS)、低壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(Metal Oxide Semiconductor, MOS)和低壓二極管等器件的高低壓兼容功率集成電路，目前被廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)、汽車電子等領(lǐng)域。作為高壓半橋驅(qū)動(dòng)芯片中最核心的元件，高壓LDMOS器件的性能往往決定著芯片高壓部分電路的輸出性

2、能。為了保證高壓半橋驅(qū)動(dòng)芯片在高溫高壓的惡劣環(huán)境中穩(wěn)定工作，高壓LDMOS器件需擁有較高的抗高溫反偏退化性能。
　　本文首先分析了高壓半橋驅(qū)動(dòng)芯片中傳統(tǒng)LDMOS器件的開態(tài)及關(guān)態(tài)特性，并對(duì)其進(jìn)行了高溫反偏（High Tempreture Reverse Bias，HTRB）應(yīng)力考核，發(fā)現(xiàn)考核后傳統(tǒng)LDMOS器件的擊穿電壓下降了12.8％、導(dǎo)通電阻上升了25％。接著，本文對(duì)LDMOS器件高溫反偏應(yīng)力下的退化機(jī)理進(jìn)行了深入研究，研究結(jié)

3、果表明，分布在LDMOS器件外表面的可動(dòng)離子會(huì)在高溫反偏應(yīng)力的作用下進(jìn)入器件內(nèi)部，并在橫向電場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)并積累于柵極場(chǎng)板下方，影響器件表面電場(chǎng)分布，從而造成擊穿特性退化。器件擊穿特性退化后，柵極場(chǎng)板下方的強(qiáng)電場(chǎng)引發(fā)的熱載流子效應(yīng)使得該區(qū)域界面態(tài)數(shù)量增多，從而器件導(dǎo)通特性退化。本文用理論推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)探究和模擬仿真的方法驗(yàn)證了上述機(jī)理，并提出了一種抗高溫反偏應(yīng)力退化的低表面電場(chǎng)LDMOS結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)柵極場(chǎng)板附近表面電場(chǎng)相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)降低了2