【摘 要】
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单片智能功率芯片具有高低压兼容、集成度高以及寄生参数小的特点,广泛应用于中小功率家用电器领域。厚膜绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管（Silicon-on-insulator Lateral Insulated Gate Bipolar Transistors,SOI-LIGBT）器件常作为单片智能功率芯片中的输出级器件,驱动电机等负载。当电机负载处于非正常工作时,厚膜SOI-LIGBT器件将面临雪
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单片智能功率芯片具有高低压兼容、集成度高以及寄生参数小的特点,广泛应用于中小功率家用电器领域。厚膜绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管（Silicon-on-insulator Lateral Insulated Gate Bipolar Transistors,SOI-LIGBT）器件常作为单片智能功率芯片中的输出级器件,驱动电机等负载。当电机负载处于非正常工作时,厚膜SOI-LIGBT器件将面临雪崩击穿的风险。目前,关于常温及高温雪崩稳定性问题已有大量研究,但是关于低温雪崩稳定性的机理分析和改善方法等还十分欠缺。本文首先运用灌电流探测集电极-发射极电压(Collector-Emitter Voltage,VCE)浮动程度,用以表征厚膜SOI-LIGBT器件的雪崩稳定性。测试发现在常温（25oC）和高温（125oC）时,VCE保持稳定,但在低温（-40oC）时,VCE会出现浮动且浮动程度超过10V。接着,通过利用电容的电荷存储效应和电荷平衡原理,结合仿真数据,发现低温下VCE浮动的原因与器件击穿点位置发生改变以及P型衬底的三角状展宽密切相关。最后,从初始雪崩击穿点的位置、埋氧层电容的电荷存储效应以及P型衬底的三角状展宽等三个方面提出厚膜SOI-LIGBT器件低温雪崩稳定性的改善方法。本文改进的厚膜SOI-LIGBT器件正在华润上华流片,所以目前仅有仿真结果。仿真结果表明,从初始雪崩击穿点的位置来进行改善,可以抑制低温下VCE的浮动,但无法完全消除;从电容的电荷存储效应及P型衬底的三角状展宽这两个方面优化可以完全消除低温下VCE的浮动。提升厚膜SOI-LIGBT器件低温雪崩的稳定性,有利于降低低温失效风险。
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