高可靠性P-LDMOS研究

《高可靠性P-LDMOS研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第12期半导体学报VO1．25，NO．122004年12月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSDec．。2004高可靠性P—LDMOS研究孙智林孙伟锋易扬波陆生礼(东南大学国家专用集成电路系统工程研究中心，南京210096)摘要：分析了沟道高电场分布产生原因及各个参数对高电场的影响，提出了两条沟道设计的原则——拉长沟道同时降低沟道浓度．模拟结果显示，两条原则能够有效地降低沟道两端的两个峰值电场，从而缓解沟道热载流子效应，提高P—LD

2、MOS的可靠性．关键词：LDM0S；沟道；峰值电场；热载流子效应EEACC：2570D；2560B中图分类号：TN71O文献标识码：A文章编号：0253—4177(2004)12—1690—05行了分析，最后也没有提出解决问题的方案．文献1引言[14]从工艺流程角度提出了一种沟道设计方法．很显然，降低沟道电场将缓解沟道热载流子效应，因此在中等耐压MOs功率器件中，LDMOS(1ateral对RESURFP—LDMoS沟道的浓度分布、沟道长度double—diffused，MOS)由于其较高的击穿电压(几等参数的

3、设计显得至关重要．百伏)、较短的开关时间(纳秒级)而被广泛应用于打本文首先对RESURFP—LDMOS的沟道电场印机、电动机、平板显示器等高电压、低电流领域的进行了详尽的分析，指出各个峰值产生的原因及影驱动芯片中．目前人们对LDMoS研究的焦点主要响因素，然后提出了沟道设计的两条原则．专业软件集中在其漂移区及场极板上，通过RESURF[1]、Medici模拟结果显示，满足此两原则设计的器件，SUPERJUNCTION[6]、线性浓度漂移区8]、电阻沟道电场强度明显降低，从而有效降低了热载流子场极板[1等技术来实

4、现击穿电压与导通电阻的折效应，提高了器件的稳定性与可靠性．中，但是很少有文章提到沟道的设计及其注意问题．目前广泛应用的高低压集成芯片中，对于N—2沟道下电场分析LDMOS，栅接标准低压，沟道峰值电场较小，因此由沟道电场引起的热载流子效应较弱；对于P—LD—高低压兼容RESURFP—IDMOS的纵向剖视MOS，高低压兼容的BCD工艺及RESURF技术要图如图1所示，器件各部分尺寸见图中坐标．器件做求漂移区由离子注入形成，为防串通，沟道由n阱注在浓度为1×1015cm的n型衬底上，硼注入形成入形成口¨．复杂的工艺不

5、仅使沟道浓度变化较大，P一区漂移区，注入剂量1×10～5×10cm2．注入鸟嘴附近存在高阻区，更重要的是由于开启态栅与剂量及推进时间需要经过反复模拟优化，使漂移区漏接同电位，与衬底形成巨大压差，使得沟道下电场结深及浓度满足RESURF技术，即临界击穿时，漂强度的峰值很容易接近临界电场，此电场将加剧热移区左右两端的电场强度同时达到临界电场．磷注载流子对栅氧化层的轰击，从而增大栅的漏电流，降入剂量为1×10¨cm形成的n阱使沟道浓度远大低器件可靠性，甚至导致栅击穿．文献[12]从微观的于漂移区浓度，从而有效防止了串

6、通．两次注入推阱角度分析了热载流子对栅的影响，但最后并没有指及杂质的分凝效应使沟道杂质浓度分布异常复杂．出导致栅击穿的最终原因；文献[13]从宏观角度进正常工作时，栅与沟道两边结的共同作用有可能使*国家高技术研究发展计划资助项目(批准号：2002AA1Z1550，2003AA1Z1400)2003—11—31收到，2003—12-08定稿维普资讯http://www.cqvip.com12期孙智林等：高可靠性PIDMOS研究一1．蜀．J．>^0_)／Pl∞甚8一栅下的电场强度的峰值接近临界电场．下面借助专的漂移

7、区浓度使两峰值的大小相同．业软件Tsuprem4和Medici对沟道电场进行分析．图1P—LDMOS的纵向剖视图Fig．1CrosssectionofP—LDMOS2．1关闭态图3开启态Si—Si0z界面电场分布图Fig．3ElectricfieldprofilealongSi—SiO2interface图2所示是关闭态沿Si—SiO界面电场分布图．attheon—state可以看出图中存在两个峰值，第一个峰值在沟道左沟道为n型，它与左边漂移区的P，右边源区端，沟道与漂移区形成的P—n结处；第二个峰值在漂移区的

8、场板端点正下方目．J．．关>闭_)／态Pl∞栅接甚8零一电势，漏端接的P形成Pnp结构．开启态时，沟道表面一定范高压，在漂移区浓度理想的情况下，电压均匀分布在围内为空间电荷区，此空间电荷区可以看成P—n结漂移区，场板端点与其下面的漂移区必然存在较大与np一结的耗尽电荷交汇形成．pn结由耗尽形成的压差，因而电场强度比较大．可以看出沟道下的电场空间电荷区，结处的场强最高，向两边逐渐变小．因