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功率绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管(SOI-LIGBT)具有高耐压、高输入阻抗、低导通电阻及全介质隔离等诸多优点,已逐步成为提高功率集成芯片性能的核心器件。然而功率集成芯片应用系统往往需要SOI-LIGBT器件工作在高压大电流输出、强静电泄放、高开关频率以及感性负载等环境下,因此,很有必要研究SOI-LIGBT器件在瞬态电应力冲击下的可靠性。 本文基于Sentaurus TCAD仿真平台、微光显微镜及传输线脉冲TLP(Transmission Line Pulse)等测试系统,首先研究了SOI-LIGBT器件在静电泄放ESD(Electro-Static Discharge)瞬态冲击应力下的响应特性,并且分析了不同结构参数对器件ESD能力的影响及其原因,接着研究了SOI-LIGBT器件在ESD瞬态冲击下的退化现象,并建立了ESD瞬态冲击响应的行为模型。随后,研究了器件在dv/dt瞬态冲击应力下的失效机理,同样分析了结构参数对器件dv/dt能力的影响及其影响机制,进而揭示了器件在dv/dt瞬态应力下的退化机理。最后,本文还基于以上研究成果设计了两种高瞬态冲击可靠性的功率SOI-LIGBT器件。 研究结果显示,本文建立的SOI-LIGBT器件的ESD响应行为模型误差小于12.1%,设计的加P阱高ESD鲁棒性的功率SOI-LIGBT器件的二次崩溃电流(It2)增大4.3%;设计的Trench中填充poly硅的新型功率SOI-LIGBT器件,可以在不影响常规电学性能的前提下,有效的抑制PNPN结构的开启,将SOI-LIGBT器件的dv/dt能力提升7.7%。