600V超結(jié)VDMOS高溫反偏可靠性研究與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、功率半導(dǎo)體器件在批量生產(chǎn)前，必須通過高溫反偏（High Temperature Reverse Bias，HTRB）測試。超結(jié)(Superjunction，SJ)垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（Vertical Double Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，VDMOS）常在高溫反偏條件下工作，為了提高超VDMOS器件的使用壽命以及保證其所在功率

2、電路系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，需要提高器件的高溫反偏可靠性。
　　本論文從HTRB測試方法入手，通過分析超結(jié)VDMOS器件的HTRB測試結(jié)果，找出了導(dǎo)致器件耐壓退化的可動離子的來源，對可動離子的運(yùn)動路徑進(jìn)行了詳細(xì)分析，然后闡述了可動離子導(dǎo)致器件耐壓退化的機(jī)理。借助仿真等手段揭示了終端區(qū)域?yàn)槌Y(jié)VDMOS器件易受可動離子沾污的脆弱區(qū)域，在此基礎(chǔ)上提出了一種具有“Z”型場板結(jié)構(gòu)的超結(jié)VDMOS器件終端結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠起到屏蔽與補(bǔ)償可動離子的作用

3、，與此同時(shí)，仿真結(jié)果顯示該結(jié)構(gòu)能有效降低器件的表面電場強(qiáng)度。在終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出了一種抗可動離子沾污的600V超結(jié)VDMOS芯片，并在華虹NEC進(jìn)行了流片實(shí)驗(yàn)。
　　測試結(jié)果顯示，改進(jìn)型超結(jié)VDMOS芯片的擊穿電壓達(dá)到了680V以上，并且其它靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)相比于未優(yōu)化芯片沒有發(fā)生退化。在168小時(shí)的HTRB測試后，改進(jìn)型芯片的耐壓退化率在5％之內(nèi)，相比于未優(yōu)化芯片極大地提高了可靠性。論文提出的具有“Z”型場板的終端結(jié)構(gòu)還可