高压SOI pLDMOS饱和漏电流热载流子退化研究.pdf

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1、第47卷第l2期电力电子技术Vo1．47，No．122013年12月PowerElectronicsDecember2013高压SOIpLDMOS饱和漏电流热载流子退化研究于朝辉，刘斯扬，张春伟，孙伟锋(东南大学，国家专用集成电路系统工程技术研究中心，江苏南京210096)摘要：依据退化实验结果，并结合半导体器件工艺模拟软件TCAD仿真，详细研究了高压绝缘体上硅(SOI)p型横向双扩散MOSFET(pLDMOS)饱和电流的热载流子退化机理，以及不同沟道长度和漂移区长度对器件热载流子退化的影响。研究结果表明，在应力初始阶段，热电

2、子注入机制强于界面态机制，饱和电流随着应力时间的增加而增加；应力后期，界面态机制强于电子注入机制，饱和电流逐渐减小。此外，研究还发现，器件沟道越长，饱和电流退化越小；漂移区越长，饱和电流退化也越小。关键词：晶体管；沟道长度；漂移区长度；饱和电流中图分类号：TN32文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)l2一o013—03TheInvestigateofSaturationCurrentHot-carrierDegradationforHighVoltageSoIpLDMOSYUChao-hui，LIUSi-ya

3、ng，ZHANGChun—wei，SUNWei—feng(NationalASICSystemEngineeringResearchCenter，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：Accordingtothedegradationmeasurementresults，combiningwiththeTCADsimulations，thesaturationcur—renthot-carrierdegradationofhighvoltagep-typelatera

4、ldifusedM0SFET(pLDM0s)basedonsilicononinsulator(SOI)withdiferentlengthsofchannelregionanddriftregionareinvestigated．Theresultsshowthat，atthebeginningofthestress，thehot—electroninjectionmechanismisstrongerthanthemechanismofinterfacestategeneration，leadingtothesaturat

5、ioncurrentincreasewitllthestresstime；attheendofthestress，themechanismofinterfacestategenerationisstronger，resultinginthesaturationcurentdecreasegradually．Inaddition，theinvestigationalsoshowthat，thelongerlengthofchannelregionis，thesmallerdegradationofsaturationcurent

6、willbe；thelongerlengthofdriftregionis，thesmallerdegradationofsaturationcurrentalsowillbe．Keywords：transistor；channelregionlength；driftregionlength；saturationcurrentFoundationProject：SuppoaedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．61306092)；TheScientificRese。arc

7、hFoundationofGraduateSchoolofSoutheastUniversitv(No．YBJJ1311)1引言场氧作栅氧．而场氧容易引入更多缺陷，使载流子更易在器件表面被俘获，导致器件参数极易退化，pLDMOS能承受高电压、大电流，且与标准的带来严重的可靠性问题。然而，目前对高压SOICMOS工艺兼容fl_。SOI工艺能实现功率器件的pLDMOS的热载流子可靠性研究鲜有报道。此处详全隔离，也使高压器件与低压逻辑部分的集成更细研究了200V高压SOIpLDMOS的热载流子退容易[4_51。因此．SOIpLDMO

8、S已广泛应用于电源管化机理，并揭示了不同结构参数对热载流子退化理、显示驱动、音频功放等功率集成电路。功率集的影响．相关研究对功率SOIpLDMOS器件热载成电路通常工作在高温、高压、高频及大电流等环流子退化的改善也具有一定的指导意义。境中，而导电载流子在高压SOIpLDMOS