200V SOI-PLDMOS器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)及其可靠性分析.pdf

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

2、芯片設(shè)計(jì)的核心器件之一。SOI-PLDMOS器件設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于兼容工藝設(shè)計(jì)，以及在不增加器件尺寸的前提下而實(shí)現(xiàn)器件性能的提升，包括電學(xué)和可靠性性能。設(shè)計(jì)具有高性能的SOI-PLDMOS器件對(duì)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(duì)200V功率驅(qū)動(dòng)芯片的應(yīng)用需求，優(yōu)化設(shè)計(jì)了高性能的SOI-PLDMOS器件，同時(shí)達(dá)到了縮小器件尺寸的目的。設(shè)計(jì)中，通過(guò)采用N型外延層普注和版次復(fù)用的方法優(yōu)化了器件工藝;通

3、過(guò)采用小窗口大擴(kuò)散的漏端緩沖區(qū)(buffer)優(yōu)化了漂移區(qū)電場(chǎng)，提高了器件擊穿電壓，使得長(zhǎng)度為12μm的漂移區(qū)能夠承受220V的電壓;通過(guò)采用柵極金屬場(chǎng)板優(yōu)化了器件的導(dǎo)通電阻和關(guān)態(tài)擊穿電壓。其次，論文對(duì)實(shí)際流片后的器件進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試分析，以驗(yàn)證器件參數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)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(wèn)題。
　　經(jīng)過(guò)1μmSOICDMOS工藝線上的流片驗(yàn)證，器件各參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，擊穿電壓225V，開(kāi)態(tài)飽和電流密度為-3.9×10-4A/μm，閾值電壓為-28V，器件長(zhǎng)度為18μm，共計(jì)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(cè)試結(jié)果顯示，E-SOA得到了擴(kuò)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