LDMOS器件在理论上具备一定的抗静电放电冲击能力,然而实际TLP(transmission line pulse)测试结果却并不十分理想。静电放电脉冲引发的LDMOS器件可靠性问题主要有两种:局部电流过大引起的软击穿和电导调制效应导致的二次击穿。
软击穿是指器件在发生硬击穿也即二次击穿前衬底漏电缓慢增加而引发器件可靠性问题的现象。40 V LDMOS器件在不同栅压下的TLP测试曲线,从图中可以看出寄生npn管的二次击穿并没有十分明显的转折点,为此本文将泄漏电流达到100 nA作为发生二次击穿的标志,此时的IDS作为二次击穿电流。当泄漏电流为100 nA时,漏极电流密度为9 mA/um,在栅宽W为136 um的测试条件下约为1.2 A[7。然而当,t2急剧增加时,衬底泄漏电流表现出一个缓慢增加的过程,此种迹象表明LDMOS器件在发生二次击穿前性能已经开始退化,泄漏电流不断增加,即出现所谓的软击穿现象。分析表明,这是由LDMOS器件过早出现的局部范围内的大电流即电流丝引起的,并且这种击穿的影响在静电放电脉冲过后仍然存在,因此使器件的性能和可靠性降低。
LDMOS器件在静电放电脉冲作用下漏极发生二次击穿而烧毁的情形。分析得出,由于寄生npn管导通时会有大电流流过源漏注入区和漂移区/p防形成的耗尽区,引发局部加热现象。当该点温度超过一定限度时将会在耗尽区内形成电流丝或热点,使得耗尽区中局部区域的电压降低,从而终止其周围区域的雪崩击穿,此时流过该点的电流会受到从金属接触孔到该点的等效电阻的限制。然而,尽管电流受到了一定的限制,电流丝引起的局部过热和耗尽区内电压的降低将会使该点电流持续增加,使得金属接触和耗尽区的温度不断上升,电流丝扩展到整个源漏注入区域。一旦电流扩展到金属接触孔,电导调制效应会使注入区和漂移区的电阻急剧降低,从而失去对电流的限制作用。此时,流过该区域的电流就会突然增加,最终导致Si和金属接触窗烧熔。
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