VDMOS器件的自熱效應(yīng)及高溫?zé)彷d流子效應(yīng)的研究.pdf

1、半導(dǎo)體功率器件是自集成電路發(fā)展以來(lái)一直被關(guān)注的主要焦點(diǎn)之一。它是實(shí)現(xiàn)工控智能化、系統(tǒng)化的核心技術(shù)基礎(chǔ)。VDMOS器件是自20世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的主流功率器件中最具特色的一種。它具有高耐壓、高開(kāi)關(guān)速度、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、熱穩(wěn)定好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于汽車(chē)電子、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、開(kāi)關(guān)電源等各個(gè)領(lǐng)域。隨著VDMOS在市場(chǎng)占有率逐年升高，人們對(duì)該器件的性能提出了更高的要求。VDMOS功率的可靠性是時(shí)下討論的最熱門(mén)的話題之一。研究器件可靠性的目的是為了使其可通過(guò)改進(jìn)優(yōu)

2、化而具有更高的穩(wěn)定性。
　　本文綜述了近些年來(lái)功率器件的發(fā)展概況。在大功率器件為市場(chǎng)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)的效益的同時(shí)，也造成了巨大的能源消耗和諸多可靠性隱患。在此背景下，本文對(duì)VDMOS器件高溫可靠性進(jìn)行了深入研究，主要內(nèi)容如下:
　　首先從VDMOS基本結(jié)構(gòu)和工作原理出發(fā)，對(duì)器件的性能參數(shù)進(jìn)行了剖析。該器件是采用自對(duì)準(zhǔn)雙擴(kuò)散工藝下形成的導(dǎo)電溝道，通過(guò)合理設(shè)計(jì)P阱摻雜濃度可有效控制溝道長(zhǎng)度。從而有利于提高器件開(kāi)關(guān)速度和工作頻率，同時(shí)

3、降低了導(dǎo)通電阻而增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)能力。另外VDMOS比普通MOS多了一個(gè)外延層的存在，是使其具有了更高耐壓特性的關(guān)鍵。重點(diǎn)對(duì)閾值電壓、導(dǎo)通電阻和擊穿電壓等參數(shù)逐個(gè)進(jìn)行了討論研究。并通過(guò)仿真展示了輸出特性和傳輸特性曲線。
　　接著本文對(duì)VDMOS管的自熱效應(yīng)做了深入探討。用二維器件仿真軟件Silvaco-Atlas模擬了VDMOS器件工作時(shí)產(chǎn)熱分布，觀察到高溫區(qū)集中分布在溝道末端及積累層區(qū)域。仿真了器件自加熱效應(yīng)情形下的輸出特性曲線，結(jié)果

4、顯示曲線在達(dá)到飽和點(diǎn)后隨漏電壓增大有下降趨勢(shì)，而且高柵壓下，這種下降趨勢(shì)更為明顯，通過(guò)結(jié)合理論分析自熱效應(yīng)對(duì)器件參數(shù)造成的影響，從而揭示了自熱效應(yīng)導(dǎo)致器件退化的本質(zhì)。
　　本文最后討論了高溫環(huán)境下VDMOS熱載流子效應(yīng)損傷機(jī)制，通過(guò)建立襯底電流模型，分析了襯底電流受偏置電壓和溫度影響的變化過(guò)程。結(jié)果表明:(1)襯底電流在偏置電壓固定時(shí)，襯底電流隨溫度升高呈先下降后升高的變化過(guò)程。(2)在溫度相同情況下，越高的偏置電壓會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生更大