600v超结vdmos高温反偏可靠性的研究和优化设计

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1、STUDYANDOPTD订IZEOF600VSUPERJUNCTIONVDMOUNDERHIGHTEN口ERATUREA加REVERSEBIASTI也SSAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHANGLongSupervisedbyProfessorSUNWei—fengandSeniorEngineerSUWeiSchoolofIntegratedCircuitsSoutheastUniversityJtm2013东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我

2、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：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

3、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：导师签名：划·矿石摘要功率半导体器件在批量生产前，必须通过高温反偏(HighTemperatureReverseBias，HTRB)测试。超结(Superjunction，SJ)垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VerticalDoubleDiffusedMetal·Oxide．SemiconductorFieldEffectTransistor，VDMOS)常在高温反偏条件下工作，为了提高超VDMOS器件的使用寿命以及保证其所在功率电路系统的稳定工作，需要提高器件的高温反偏可靠性。本论文

4、从HTRB测试方法入手，通过分析超结VDMOS器件的HTRB测试结果，找出了导致器件耐压退化的可动离子的来源，对可动离子的运动路径进行了详细分析，然后阐述了可动离子导致器件耐压退化的机理。借助仿真等手段揭示了终端区域为超结VDMOS器件易受可动离子沾污的脆弱区域，在此基础上提出了一种具有“Z”型场板结构的超结VDMOS器件终端结构，该结构能够起到屏蔽与补偿可动离子的作用，与此同时，仿真结果显示该结构能有效降低器件的表面电场强度。在终端结构设计的基础上，提出了一种抗可动离子沾污的600V超结VDMOS芯片，并在华虹NEC进行了流片实验。测试结果显示，改进型超结VDMOS芯片的击穿电压达到了68

5、0V以上，并且其它静态和动态参数相比于未优化芯片没有发生退化。在168小时的HTRB测试后，改进型芯片的耐压退化率在5％之内，相比于未优化芯片极大地提高了可靠性。论文提出的具有“z”型场板的终端结构还可以应用在其它高压功率半导体器件之中，以提高其可靠性。关键词：超结，可动离子沾污，终端，高温反偏考核，击穿电压退化东南大学工程硕士学位论文ⅡAbstractBeforechipproduction,powersemiconductordevicemustpassthehightemperaturereversebias(HTRB)test．Thesupedunction(SJ)verticald

6、oublediffusedmetaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor(VDMOS)oftenworksinhightemperatureandreversebiasconditions．InordertoimprovethelifeofSJVDMOSandensurethestableoperationofthesystem，SJVDMOSwithhighreliabilityunderhightemperaturereversebiasconditionsisrequired．Inthisthesis，thesourceofmobileions

7、isfoundthroughfailurephenomenonofSJVDMOSunderHTRBtest．Themotionpathofthemobileionsisanalyzedandthefailuremechanismofbreakdownvoltageisinvestigated．FailurephenomenonofSJVDMOSafterHTRBtestindicatesthattheterm