200V SOI-LIGBT器件ESD響應(yīng)特性與行為模型研究.pdf

1、現(xiàn)今,高壓集成電路廣泛應(yīng)用于汽車電子、電源管理、開關(guān)電源和顯示驅(qū)動等領(lǐng)域,成為發(fā)展最為迅速的功率半導(dǎo)體行業(yè)之一。絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管(SOI-LIGBT)具有耐壓高、驅(qū)動電流能力強(qiáng)、開關(guān)速度快和功率損耗低等優(yōu)點(diǎn),已逐漸成為功率集成電路的核心電子元件。由于功率器件工作在高電壓、大電流的環(huán)境下,面臨著非常嚴(yán)峻的可靠性問題,而靜電放電(ESD)是最重要的可靠性問題之一。此外,SOI-LIGBT器件存在寄生的PNPN結(jié)構(gòu),有發(fā)生閂鎖

2、的風(fēng)險(xiǎn)。因此,探究其ESD響應(yīng)特性以及閂鎖問題對提高功率集成電路的可靠性具有十分重要的意義。
　　 本文基于Sentaurus TCAD仿真平臺,首先研究了SOI-LIGBT器件在ESD應(yīng)力下的電熱特性,以及ESD脈沖的上升時(shí)間和電流大小對SOI-LIGBT器件瞬態(tài)特性的影響；其次研究了器件結(jié)構(gòu)參數(shù)對SOI-LIGBT器件ESD性能的影響,并優(yōu)化了該器件的ESD性能。最后研究了ESD應(yīng)力下SOI-LIGBT器件的行為模型,分別用

3、耦合的雙極型晶體管模型和P-I-N二極管模型來表征該器件高阻態(tài)與低阻導(dǎo)通態(tài)的行為特征。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:SOI-LIGBT器件的維持電壓Vh隨著溝道長度的增大、P+體接觸區(qū)長度的增加及P-body到陰極N+接觸區(qū)距離的減小而增大。通過器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,Vh從9.06V提高到25V,維持電流Ih從0.2mA／μm提高到15mA／μm；寬度為100μm的SOI-LIGBT器件在人體模型(HBM)下的靜電擊穿電壓大于2KV。