200V SOI-PLDMOS器件的優(yōu)化設(shè)計及其可靠性分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、絕緣體上硅P型橫向雙擴散場效應(yīng)晶體管(SilicononInsulatorPtypeLateralDouble-diffusedMOSFET,SOI-PLDMOS),由于具有耐壓高、與標準互補金屬氧化物半導體(ComplementaryMetalOxideSemiconductor,CMOS)工藝兼容等特點而被廣泛的應(yīng)用于電源管理、照明驅(qū)動、等離子顯示器(PlasmaDisplayPanel,PDP)行掃描驅(qū)動等功率集成電路中,成為高壓

2、芯片設(shè)計的核心器件之一。SOI-PLDMOS器件設(shè)計的難點在于兼容工藝設(shè)計,以及在不增加器件尺寸的前提下而實現(xiàn)器件性能的提升,包括電學和可靠性性能。設(shè)計具有高性能的SOI-PLDMOS器件對于縮小芯片面積、降低生產(chǎn)成本、提高芯片可靠性具有重要的意義。
  本文針對200V功率驅(qū)動芯片的應(yīng)用需求,優(yōu)化設(shè)計了高性能的SOI-PLDMOS器件,同時達到了縮小器件尺寸的目的。設(shè)計中,通過采用N型外延層普注和版次復用的方法優(yōu)化了器件工藝;通

3、過采用小窗口大擴散的漏端緩沖區(qū)(buffer)優(yōu)化了漂移區(qū)電場,提高了器件擊穿電壓,使得長度為12μm的漂移區(qū)能夠承受220V的電壓;通過采用柵極金屬場板優(yōu)化了器件的導通電阻和關(guān)態(tài)擊穿電壓。其次,論文對實際流片后的器件進行了詳細的測試分析,以驗證器件參數(shù)是否達到設(shè)計指標要求。最后,分析了SOI-PLDMOS器件電安全工作區(qū)(ElectricalSafeOperationArea,E-SOA)和熱載流子(HotCarrier,HC)效應(yīng)的

4、可靠性問題。
  經(jīng)過1μmSOICDMOS工藝線上的流片驗證,器件各參數(shù)均達到設(shè)計指標要求,擊穿電壓225V,開態(tài)飽和電流密度為-3.9×10-4A/μm,閾值電壓為-28V,器件長度為18μm,共計使用了17塊光刻版,降低了器件的工藝制造成本。此外,可靠性測試結(jié)果顯示,E-SOA得到了擴展,2000s的熱載流子應(yīng)力條件下線性區(qū)電流和飽和區(qū)電流的退化程度均小于1%。本文所研究的SOI-PLDMOS器件已成功應(yīng)用于96路PDP行掃

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