半橋芯片中LDMOS器件的HTRB分析與優(yōu)化設計.pdf

1、高壓半橋驅動芯片是一種集成高壓橫向擴散金屬氧化物半導體場效應管(Laterally Diffused MetalOxide Semiconductor, LDMOS)、低壓金屬氧化物半導體場效應管(Metal Oxide Semiconductor, MOS)和低壓二極管等器件的高低壓兼容功率集成電路，目前被廣泛應用于電機驅動、汽車電子等領域。作為高壓半橋驅動芯片中最核心的元件，高壓LDMOS器件的性能往往決定著芯片高壓部分電路的輸出性

2、能。為了保證高壓半橋驅動芯片在高溫高壓的惡劣環(huán)境中穩(wěn)定工作，高壓LDMOS器件需擁有較高的抗高溫反偏退化性能。
　　本文首先分析了高壓半橋驅動芯片中傳統(tǒng)LDMOS器件的開態(tài)及關態(tài)特性，并對其進行了高溫反偏（High Tempreture Reverse Bias，HTRB）應力考核，發(fā)現(xiàn)考核后傳統(tǒng)LDMOS器件的擊穿電壓下降了12.8％、導通電阻上升了25％。接著，本文對LDMOS器件高溫反偏應力下的退化機理進行了深入研究，研究結

3、果表明，分布在LDMOS器件外表面的可動離子會在高溫反偏應力的作用下進入器件內部，并在橫向電場的作用下運動并積累于柵極場板下方，影響器件表面電場分布，從而造成擊穿特性退化。器件擊穿特性退化后，柵極場板下方的強電場引發(fā)的熱載流子效應使得該區(qū)域界面態(tài)數(shù)量增多，從而器件導通特性退化。本文用理論推導、實驗探究和模擬仿真的方法驗證了上述機理，并提出了一種抗高溫反偏應力退化的低表面電場LDMOS結構，該結構柵極場板附近表面電場相比于傳統(tǒng)結構降低了2