张存波 闫涛 杨志强 任伟涛 朱占平

(西北核技术研究所,高功率微波技术重点实验室,西安 710024)(2016年8月19日收到;2016年9月3日收到修改稿)

频率对半导体器件热击穿影响的理论模型

张存波†闫涛 杨志强 任伟涛 朱占平

(西北核技术研究所,高功率微波技术重点实验室,西安 710024)(2016年8月19日收到;2016年9月3日收到修改稿)

针对半导体器件中的热击穿,通过分析已有的理论模型,把频率对器件热区热产生和热传导的影响引入理论模型.利用格林函数求解热传输方程,同时对余误差函数进行近似处理,求解得到热区温度以及器件烧毁功率与频率和脉冲宽度的表达式.通过数值分析,求解得到不同频率下器件烧毁功率随脉冲宽度的变化规律以及不同脉冲宽度下器件烧毁功率随频率的变化规律,同时给出了频率对器件烧毁功率影响的物理解释.

热击穿,频率,脉冲宽度,理论分析

1引 言

热击穿是半导体器件中一种基本的失效机理[1,2].最早分析半导体中热击穿的理论模型由Wunsch和Bell[3]于1968年提出,根据线性热流理论,把恒定功率电脉冲注入下半导体器件内的热效应等效为在无限大介质中半导体结处的一个平面热源产生的热效应,结果表明器件烧毁功率与脉冲宽度的关系为P正比于t−1/2.1970年,Tasca[4]对Wunsch-Bell关系式进行改进,把恒定功率电脉冲注入下半导体器件内的热效应等效为无限大介质中有限大球体为热源的热传输问题,结果表明可以把器件烧毁功率按脉冲宽度分……