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LDMOS器件软失效分析及优化设计
  • ISSN号:1000-3819
  • 期刊名称:《固体电子学研究与进展》
  • 时间:0
  • 分类:TN386.1[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]轻工过程先进控制教育部重点实验室,江南大学电子工程系,江苏无锡214122, [2]浙江大学微电子与光电子研究所,杭州310027
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61171038,61150110485);中央高校基本科研业务费专项资金(JUSRPS1323B,JUDCF13032);江苏省科技厅产学研联合创新资金前瞻性联合研究项目(BY2013015-19);江苏省普通高校研究生创新计划(CXLX13747,KYLX-1119)
中文摘要:

横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件在高压静电放电(ESD)防护过程中易因软失效而降低ESD鲁棒性。基于0.25μm Bipolar-CMOS-DMOS工艺分析了LDMOS器件发生软失效的物理机理,并提出了增强ESD鲁棒性的版图优化方法。首先制备了含N型轻掺杂漏版图的LDMOS器件,传输线脉冲(TLP)测试表明,器件在ESD应力下触发后一旦回滞即发生软失效,漏电流从2.19×10^-9A缓慢增至7.70×10^-8A。接着,对LD-MOS器件内部电流密度、空间电荷及电场的分布进行了仿真,通过对比发现电场诱导的体穿通是引起软失效及漏电流增大的主要原因。最后,用深注入的N阱替代N型轻掺杂漏版图制备了LDMOS器件,TLP测试和仿真结果均表明,抑制的体穿通能有效削弱软失效,使其适用于高压功率集成电路的ESD防护。

英文摘要:

The electrostatic discharge (ESD) robustness of the lateral diffusion metal-oxide- semiconductor (LDMOS) devices can be weakened by the soft failure occurring in the high volt- age ESD protection process. In this paper, the physical mechanism of soft failure in the LDMOS devices fabricated using a 0.25μm Bipolar-CMOS-DMOS process is analyzed, and the LDMOS layout is optimized to improve the ESD robustness. Firstly, the LDMOS devices with an N type lightly doped drain (NLDD) layout are fabricated. The transmission line pulse (TLP) testing re- sults indicate that the soft failure occurs immediately once the LDMOS is triggered and shows the snapback, and the leakage current increases from 2.19×10^-9 A to 7.70×10^-8 A slowly. Then, the distributions of the internal current density, space charge and electric field in the LDMOS are studied by simulation. These results show that the soft failure and increased leakage current are mainly caused by the electric-field-induced bulk punch-through. Finally, the LDMOS layout is modified by using the deep injected N-well instead of the NLDD. Both the TLP testing and simu-lation results indicate that the soft failure of the optimized LDMOS can be effectively weakened as a result of suppressing bulk punch-through, providing a suitable ESD protection solution for high-voltage power integrated circuits.

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期刊信息
  • 《固体电子学研究与进展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国电子科技集团公司
  • 主办单位:南京电子器件研究所
  • 主编:杨乃彬
  • 地址:南京中山东路524号(南京160信箱43分箱)
  • 邮编:210016
  • 邮箱:gtdz@chinajournal.net.cn
  • 电话:025-86858161
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3819
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1110/TN
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵双效期刊,江苏省第六届优秀期刊,工信部09-10年期刊编辑质量优秀奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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