张　艺　张春伟　刘斯扬　周雷雷　孙伟锋

(东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心, 南京210096)

功率LIGBT热载流子退化机理及环境温度影响

张艺张春伟刘斯扬周雷雷孙伟锋

(东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心, 南京210096)

摘要:研究了横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)的热载流子退化机理及环境温度对其热载流子退化的影响．结果表明,器件的主导退化机制是鸟嘴处大量界面态的产生,从而导致饱和区阳极电流Iasat和线性区阳极电流Ialin存在较大的退化的主要原因,同时,由于Ialin的分布比Iasat的分布更靠近器件表面,故Ialin的退化比Iasat的退化更严重;而器件沟道区的碰撞电离和热载流子损伤很小,使得阈值电压Vth在应力前后没有明显的退化．在此基础上,进一步研究了环境温度对LIGBT器件的热载流子退化的影响．结果表明,LIGBT呈现正温度系数,且高温下LIGBT的阈值电压会降低,使得相同应力下其电流增大,导致器件碰撞电离的增大,增强了器件的热载流子损伤．

关键词:横向绝缘栅双极型晶体管;环境温度;热载流子效应;退化

横向绝缘栅双极型晶体管 (lateral insulated gate bipolar transistor, LIGBT)是由双极型晶体管(bipolar junction transistor, BJT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor, MOSFET)组成的复合型功率半导体器件．它同时具备MOSFET和BJT的优点,如输入阻抗高、驱动功率低和输出能力强等,是非常理想的半导体功率输出器件．因此,LIGBT器件在功率集成电路领域得到了广泛的应用[1-3]．

然而,LIGBT器件长期工作在高温、高电压和大电流条件下……