550V高壓SOi-LIGBT器件ESD響應(yīng)特性及模型研究.pdf

1、絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型器件(SOI-LIGBT)因具有擊穿電壓高、電流密度大、開關(guān)速度快及易于集成等諸多優(yōu)點，在功率集成芯片中廣泛作為末級輸出器件使用。為了進(jìn)一步減小芯片面積，末級輸出端不再增加額外的靜電放電(ESD)保護(hù)器件，因而需要SOI-LIGBT器件具有自保護(hù)能力。由ESD應(yīng)力沖擊造成的高壓SOI-LIGBT器件過早失效已成為功率集成芯片進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸，因此需要對其ESD應(yīng)力下的響應(yīng)特性及模型展開深入研究。
　　基于

2、550V SOI工藝平臺，本文研究了柵極浮空高壓SOI-LIGBT器件的ESD響應(yīng)特性，解釋了其分別在正向阻斷區(qū)、電壓回滯區(qū)、電壓維持區(qū)及二次擊穿區(qū)的內(nèi)在ESD響應(yīng)機理。此外，本文從不同結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)，包括SOI層深度，埋氧層厚度和Pbody注入劑量等;不同抗閂鎖結(jié)構(gòu)，包括陰極高濃度Pwell結(jié)構(gòu)，陰極Psink阱結(jié)構(gòu)和陰極N+/P+間隔結(jié)構(gòu);不同柵極電壓三個方面入手，研究了它們對自保護(hù)型SOI-LIGBT器件ESD響應(yīng)特性的影響，發(fā)現(xiàn)

3、上述參數(shù)的改變會對器件在ESD應(yīng)力下的觸發(fā)電壓，維持電壓及二次擊穿電流產(chǎn)生影響。本文研究基于實驗測試數(shù)據(jù)，并結(jié)合先進(jìn)的計算機輔助仿真手段對其內(nèi)在原因進(jìn)行了深入的分析討論，為550V高壓SOI-LIGBT器件的ESD設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。
　　基于上述響應(yīng)機理的研究，本文分別對550V高壓SOI-LIGBT器件在ESD響應(yīng)過程中所經(jīng)歷的四個階段進(jìn)行建模，并最終統(tǒng)一成完整的器件ESD響應(yīng)模型，驗證結(jié)果表明模型和實測的誤差范圍在15％以內(nèi)