550V高压SOI-LIGBT器件ESD响应特性及模型研究

发布时间：2017-08-14 02:22

  本文关键词：550V高压SOI-LIGBT器件ESD响应特性及模型研究

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【摘要】：绝缘体上硅横向绝缘栅双极型器件(SOI-LIGBT)因具有击穿电压高、电流密度大、开关速度快及易于集成等诸多优点,在功率集成芯片中广泛作为末级输出器件使用。为了进一步减小芯片面积,末级输出端不再增加额外的静电放电(ESD)保护器件,因而需要SOI-LIGBT器件具有自保护能力。由ESD应力冲击造成的高压SOI-LIGBT器件过早失效已成为功率集成芯片进一步发展的瓶颈,因此需要对其ESD应力下的响应特性及模型展开深入研究。基于550V SOI工艺平台,本文研究了栅极浮空高压SOI-LIGBT器件的ESD响应特性,解释了其分别在正向阻断区、电压回滞区、电压维持区及二次击穿区的内在ESD响应机理。此外,本文从不同结构及工艺参数,包括SOI层深度,埋氧层厚度和Pbody注入剂量等;不同抗闩锁结构,包括阴极高浓度Pwell结构,阴极Psink阱结构和阴极N+/P+间隔结构；不同栅极电压三个方面入手,研究了它们对自保护型SOI-LIGBT器件ESD响应特性的影响,发现上述参数的改变会对器件在ESD应力下的触发电压,维持电压及二次击穿电流产生影响。本文研究基于实验测试数据,并结合先进的计算机辅助仿真手段对其内在原因进行了深入的分析讨论,为550V高压SOI-LIGBT器件的ESD设计提供了理论指导。基于上述响应机理的研究,本文分别对550V高压SOI-LIGBT器件在ESD响应过程中所经历的四个阶段进行建模,并最终统一成完整的器件ESD响应模型,验证结果表明模型和实测的误差范围在15%以内。该模型的建立可以有效地预测SOI-LIGBT器件在ESD应力下的触发电压、维持电压及二次击穿电流等重要参数,有助于器件的设计。
【关键词】：绝缘体上硅横向绝缘栅双极型器件(SOI-LIGBT) 栅极浮空 自保护 静电放电(ESD) 响应模型
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN386
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 高压SOI-LIGBT器件概述8-11
• 1.2 高压SOI-LIGBT器件ESD问题及研究现状11-15
• 1.3 论文研究内容及组织结构15-18
• 第二章 550V高压SOI-LIGBT器件设计及ESD特性研究方法18-28
• 2.1 高压SOI-LIGBT器件原理18-19
• 2.2 550V高压SOI-LIGBT器件设计19-25
• 2.3 550V高压SOI-LIGBT器件ESD特性研究方法25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 550V高压SOI-LIGBT器件ESD特性研究28-48
• 3.1 550V高压SOI-LIGBT器件的ESD响应特性分析28-35
• 3.2 不同结构及工艺参数对SOI-LIGBT器件ESD特性影响的研究35-41
• 3.3 不同抗闩锁结构对SOI-LIGBT器件ESD特性影响的研究41-46
• 3.4 不同栅极电压对SOI-LIGBT器件ESD特性影响的研究46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 550V高压SOI-LIGBT器件ESD响应特性模型研究48-58
• 4.1 SOI-LIGBT器件ESD响应特性建模思路48-49
• 4.2 SOI-LIGBT器件ESD响应特性建模49-55
• 4.3 550V高压SOI-LIGBT器件ESD响应模型验证55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 总结与展望58-60
• 5.1 总结58-59
• 5.2 展望59-60
• 致谢60-62
• 参考文献62-66
• 硕士期间取得成果66

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本文编号：670257