半桥芯片中ldmos器件的htrb分析与优化设计

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1、隶南y大·譬硕士学位论文万方数据半桥芯片中LDMoS器件的HTIⅧ分析与优化设计万方数据HTRBANALYSISANDOPTMUMDESIGNOFLDMOSUSEDINHALF．BRIDGECHⅢAThesisSubmittedtoSoutheastUniVers时FortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYCHENHuiSuDervisedbySUDerVlSedDyProfLUSheng—liSch001ofE1ectronicScienceandEngineeringSoutheastUniVers时万方数据东南大学

2、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：鲤吼纠缈6．够东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内

3、的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：万方数据摘要高压半桥驱动芯片是一种集成高压横向扩散金属氧化物半导体场效应管(LaterallyDi觚edMetalOxidesemiconductor，LDMOs)、低压金属氧化物半导体场效应管(Metaloxidesemiconductof，MOs)和低压二极管等器件的高低压兼容功率集成电路，目前被广泛应用于电机驱动、汽车电子等领域。作为高压半桥驱动芯片中最核心的元件，高压LDMO

4、s器件的性能往往决定着芯片高压部分电路的输出性能。为了保证高压半桥驱动芯片在高温高压的恶劣环境中稳定工作，高压LDMOs器件需拥有较高的抗高温反偏退化性能。本文首先分析了高压半桥驱动芯片中传统LDMOS器件的开态及关态特性，并对其进行了高温反偏(Hi曲TempretureReverseBias，HⅡm)应力考核，发现考核后传统LDMOs器件的击穿电压下降了12．8％、导通电阻上升了25％。接着，本文对LDMOS器件高温反偏应力下的退化机理进行了深入研究，研究结果表明，分布在LDMOS器件外表面的可动离子会在高温反偏应力的作用下进入器件内部，并在横向电场的作用下运动

5、并积累于栅极场板下方，影响器件表面电场分布，从而造成击穿特性退化。器件击穿特性退化后，栅极场板下方的强电场引发的热载流子效应使得该区域界面态数量增多，从而器件导通特性退化。本文用理论推导、实验探究和模拟仿真的方法验证了上述机理，并提出了一种抗高温反偏应力退化的低表面电场LDMOS结构，该结构栅极场板附近表面电场相比于传统结构降低了29．5％，弱化了可动离子引起的附加电场所带来的影响，进而提高了器件的可靠性。改进的LDMOs器件在华润上华csMc进行流片。测试结果表明，改进型LDMOS器件的常规电学特性满足电路设计需求。在168小时的高温反偏应力考核后，改进型器件的

6、击穿电压的退化在3％之内，导通电阻的退化率在5％之内，相比于未优化的器件大幅提高了可靠性。关键词：LDMOS，高温反偏考核，击穿电压，导通电阻，可动离子沾污万方数据东南大学硕士学位论文AbSt阳ctHi曲VoltagehalfbridgedriVercmpisal(indof11i曲Vol协geinte孕atedcircuit(HⅥC)谢m11i曲VoltageLaterallyDifrl】SedMetal0xideSemiconductor(LDMOS)，lowvohageMetalOxideSeIIliconductor(MOS)，10wVoltagediod

7、eandotherdeVices，w11ichiswidelyuSedinthemotorcon仃olandtheautomotiVeelectronicsetc．Asthecorecomponentsofthec11ip，MghVoltageLDMOSdeVicesdeterminethehighVoltageou印utperfornlanceofthec11ip．Inordertoguaranteethecllipoperateswenunderthe11i曲Vohagebiasand11ightemperatureconditioIlS，theLDMOSsh

8、ouldh