基于LDMOSFET熱載流子效應(yīng)的可靠性研究.pdf

1、LDMOSFET(Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Tran-sistor，橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)是高壓功率器件，在通信、雷達(dá)等高科技領(lǐng)域極具優(yōu)勢(shì)，它可以在較高的漏源電壓以及高頻率、高溫度的條件下表現(xiàn)優(yōu)異。在這些領(lǐng)域中，周圍環(huán)境惡劣，高壓功率器件的設(shè)計(jì)是集成電路中不可或缺的組成部分，甚至是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　 普通MOS的典型結(jié)

2、構(gòu)是兩個(gè)有源區(qū)中間直接是一個(gè)反型層溝道，從而形成簡(jiǎn)單的電流回路，在高功率器件領(lǐng)域，由于對(duì)高增益、大電流的不斷需求，器件的耐壓能力以及驅(qū)動(dòng)能力也在逐漸增強(qiáng)，使得這種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的MOS變得無(wú)法使用，LDMOS的漂移區(qū)(drift region)結(jié)構(gòu)很好的解決了這一問(wèn)題，甚至使得溝道長(zhǎng)度變短時(shí)產(chǎn)生的各種短溝道效應(yīng)明顯減弱。LDMOS器件一直向著向高增益、高效率的方向發(fā)展，隨著柵氧厚度、結(jié)深、溝道長(zhǎng)度的減小，器件在高壓環(huán)境下，必然會(huì)產(chǎn)生高電場(chǎng)區(qū)域

3、，MOSFET溝道中電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)增加，載流子在這種強(qiáng)電場(chǎng)的作用下將獲得很高的能量，這些高能載流子稱為“熱載流子”。熱載流子撞擊晶格原子，發(fā)生碰撞電離現(xiàn)象，產(chǎn)生次級(jí)電子空穴對(duì)，其中，部分空穴成為了襯底電流，而部分熱載流子可以越過(guò)Si/SiO2勢(shì)壘，形成柵極電流，在Si/SiO2處產(chǎn)生界面態(tài)和柵氧內(nèi)產(chǎn)生陷阱，使得器件閾值電壓、跨導(dǎo)等各種性能退化，從而影響了器件的使用壽命。
　　 根據(jù)LDMOS的碰撞電離機(jī)理，襯底電流和部分的柵極電流都是

4、由碰撞電離產(chǎn)生，而襯底電流比柵極電流高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，襯底電流表征了器件的碰撞電離程度，因此襯底電流在一定程度上反映了器件的熱載流子效應(yīng)的程度。在本文中首先討論了LDMOS的基本電學(xué)特性，如I-V特性，亞閾值特性，擊穿特性等等；然后，根據(jù)LDMOS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其電學(xué)特性，結(jié)合MEDICI仿真軟件，在普通MOS襯底電流模型的基礎(chǔ)上，本文建立了一個(gè)適合長(zhǎng)溝道LDMOS的襯底電流模型。為了盡可能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)熱載流子效應(yīng)引起的器件退化特性，需要給L