LDMOS器件静电放电及失效原理分析

Colbie

LDMOS器件静电放电及失效原理分析

　    本文首先探讨了LDMOS器件在静电放电脉冲作用下的失效机理，阐述了LDMOS在快速静电放电脉冲作用下的电流集中和器件局部温度过高导致的金属接触孔熔融等现象以及静电放电脉冲过后的器件性能退化乃至烧毁的问题。之后通过对不同器件结构LDMOS的静电放电防护性能的分析对比，指出带埋层的深漏极注入双RESURF结构LDMOS器件在静电防护方面的优势。

1 静电放电脉冲作用下的LDMOS器 件失效

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1.1 LDMOS器件的静电放电及其损伤的原理

　　LDMOS器件作为输出驱动器件，尺寸较大，当寄生npn管完全导通时可以承受较大的静电放电电流，因此与常规MOS器件相比具备一定的自保护能力，标准CMOS工艺下的LDMOS器件典型结构如图l所示。图2为LDMOS器件在静电放电脉冲下的，-V特性曲线，当正向静电放电脉冲来临，漏源电压达到寄生npn晶体管导通所需的触发电压Vn.，时，n型外延层/p阱形成的pn结将发生雪崩击穿，碰撞电离产生的空穴电流会使p阱和源之间的pn结正偏，寄生npn管导通，电子从源极发射进入阱区。这些电子在源漏电场的作用下加速，使得载流子碰撞电离概率增加，从而形成更多的电子空穴对，漏源电流逐渐增大。当其超过维持电流时，器件将进入寄生npn管完全导通的大电流工作区，此时LDMOS器件将吸收大量的静电放电脉冲电流[5]。随着电流持续增加，器件温度不断升高以至于达到Si的熔点，LDMOS器件发生二次击穿损坏，其中I2为二次击穿电流。因此，只要LDMOS在静电放电脉冲作用时能够很快导通进入寄生npn管工作区，泄放静电放电电流，就可以起到保护器件自身和内部电路的作用。

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