MOSFET的击穿有哪几种?
0 2023-03-20

MOSFET的击穿有哪几种?

Source、Drain、Gate,场效应管的三极:源级S 漏级D 栅级G,(这里不讲栅极GOX击穿了啊,只针对漏极电压击穿)。

先讲测试条件,都是源栅衬底都是接地,然后扫描漏极电压,直至Drain端电流达到1uA。所以从器件结构上看,它的漏电通道有三条:Drain到source、Drain到Bulk、Drain到Gate。

1 Drain→Source穿通击穿

这个主要是Drain加反偏电压后,使得Drain/Bulk的PN结耗尽区延展,当耗尽区碰到Source的时候,那源漏之间就不需要开启就形成了 通路,所以叫做穿通(punch through)。那如何防止穿通呢?这就要回到二极管反偏特性了,耗尽区宽度除了与电压有关,还与两边的掺杂浓度有关,浓度越高可以抑制耗尽区宽度延 展,所以flow里面有个防穿通注入(APT: AnTI Punch Through),记住它要打和well同type的specis。当然实际遇到WAT的BV跑了而且确定是从Source端走了,可能还要看是否 PolyCD或者Spacer宽度,或者LDD_IMP问题了,那如何排除呢?这就要看你是否NMOS和PMOS都跑了?POLY CD可以通过Poly相关的WAT来验证。

对于穿通击穿,有以下一些特征:

(1)穿通击穿的击穿点软,击穿过程中,电流有逐步增大的特征,这是因为耗尽层扩展较宽,产生电流较大。另一方面,耗尽层展宽大容易发生DIBL效应,使源衬底结正偏出现电流逐步增大的特征。

(2)穿通击穿的软击穿点发生在源漏的耗尽层相接时,此时源端的载流子注入到耗尽层中,被耗尽层中的电场加速达到漏端,因此,穿通击穿的电流也有急剧增大点,这个电流的急剧增大和雪崩击穿时电流急剧增大不同,这时的电流相当于源衬底PN结正向导通时的电流,而雪崩击穿时的电流主要为PN结反向击穿时的雪崩电流,如不作限流,雪崩击穿的电流要大。

(3)穿通击穿一般不会出现破坏性击穿。因为穿通击穿场强没有达到雪崩击穿的场强,不会产生大量电子空穴对。

(4)穿通击穿一般发生在沟道体内,沟道表面不容易发生穿通,这主要是由于沟道注入使表面浓度比浓度大造成,所以,对NMOS管一般都有防穿通注入。

(5)一般的,鸟嘴边缘的浓度比沟道中间浓度大,所以穿通击穿一般发生在沟道中间。

(6)多晶栅长度对穿通击穿是有影响的,随着栅长度增加,击穿增大。而对雪崩击穿,严格来说也有影响,但是没有那么显著。

2 Drain→Bulk雪崩击穿

这就单纯是PN结雪崩击穿了(**alanche Breakdown),主要是漏极反偏电压下使得PN结耗尽区展宽,则反偏电场加在了PN结反偏上面,使得电子加速撞击晶格产生新的电子空穴对 (Electron-Hole pair),然后电子继续撞击,如此雪崩倍增下去导致击穿,所以这种击穿的电流几乎快速增大,I-V curve几乎垂直上去,很容烧毁的。(这点和源漏穿通击穿不一样)

那如何改善这个juncTIon BV呢?所以主要还是从PN结本身特性讲起,肯定要降低耗尽区电场,防止碰撞产生电子空穴对,降低电压肯定不行,那就只能增加耗尽区宽度了,所以要改变 doping profile了,这就是为什么突变结(Abrupt juncTIon)的击穿电压比缓变结(Graded JuncTIon)的低。这就是学以致用,别人云亦云啊。

当然除了doping profile,还有就是doping浓度,浓度越大,耗尽区宽度越窄,所以电场强度越强,那肯定就降低击穿电压了。而且还有个规律是击穿电压通常是由低 浓度的那边浓度影响更大,因为那边的耗尽区宽度大。公式是BV=K*(1/Na+1/Nb),从公式里也可以看出Na和Nb浓度如果差10倍,几乎其中一 个就可以忽略了。那实际的process如果发现BV变小,并且确认是从junction走的,那好好查查你的Source/Drain implant了。

3 Drain→Gate击穿

这个主要是Drain和Gate之间的Overlap导致的栅极氧化层击穿,这个有点类似GOX击穿了,当然它更像 Poly finger的GOX击穿了,所以他可能更care poly profile以及sidewall damage了。当然这个Overlap还有个问题就是GIDL,这个也会贡献Leakage使得BV降低。

上面讲的就是MOSFET的击穿的三个通道,通常BV的case以前两种居多,都是Off-state下的击穿,也就是Gate为0V的时候,但是有的时候Gate开启下Drain加电压过高也会导致击穿的,我们称之为 On-state击穿。这种情况尤其喜欢发生在Gate较低电压时,或者管子刚刚开启时,而且几乎都是NMOS。所以我们通常WAT也会测试BVON。

不要以为很奇怪,但是测试condition一定要注意,Gate不是随便加电压的哦,必须是Vt附近的电压,Vg越低时on-state击穿越低。

有可能是Snap-back导致的,只是测试机台limitation无法测试出标准的snap-back曲线。另外也有可能是开启瞬间电流密度太大,导致大量电子在PN结附近被耗尽区电场加速撞击。 

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • 元器件
  • 电阻
  • 电容
  • 电感
  • FSP200传感器模组工厂出厂校准和研发应用测试流程

    这里我们来介绍上海润欣科技制作的FSP200传感器模组工厂出厂校准和研发应用测试流程。FSP200模组工厂校准流程简单校准系统包括单组夹具、电机、电机驱动器、起

    前天
  • 对电池管理系统中预充电阻的选型分析和讨论

    最近几年,新能源汽车在中国得到迅猛发展。由于其高效、节能、低噪声、无污染等特点,它已成为国内外汽车工业发展的新趋势。虽然应用在新能源汽车上的电源、驱动以及控制系

    前天
  • 发光二极管工作原理图解分析

    [导读]发光二极管,通常称为LED,是在电子学世界里面的真正无名英雄。它们做了许多不同工作和在各种各样的设备都可以看见它的存在。基本上,发光二极管只是一个微小的

    前天
  • 发光二级管正负极怎样更好区别

    [导读]用万用表R×1K挡,红、黑两表笔交替接自闪发光二极管的两根引线,当发现其中一次测量,表针先向右摆动一定距离,然后表针在此位置上开始轻微抖动(

    前天
  • 无源滤波电路在高频电路或电源电路会有哪些情况

    [导读]无源滤波器缺点:带负载能力差,无放大作用,特性不理想边沿不陡峭,各级互相影响。RC滤波1, C值的选取:C不能选的太小,否则负载电容对滤波电路的影响很大

    前天
  • 金属氧化物导体场效应管的5个知识点

    [导读]我们常接触到晶体三级管,对它的使用也比较熟悉,相对来说对晶体场效应管就陌生一点,但是,由于场效应管有其独特的优点,例输入阻抗高,噪声低,热稳定性好等,在

    前天
  • 继电器的应用细节

    继电器的应用,相信大家都知道,在电路中只要给它供电、断电也就可以工作了。然而,它的应用细节,不知道大家有没注

    前天
  • IGBT开关各个阶段的具体介绍

    IGBT的开关过程主要是由栅极电压VGE控制的,由于栅极和发射极之间存在着寄生电容艮,因此IGBT的开通与关

    前天
  • 肖特基二极管的内部结构

    肖特基二极管的内部结构肖特基(Schottky)二极管也称肖特基势垒二极管(简称SBD),是由金属与半导体接

    前天
  • FAE工程师分析三种过压/浪涌防护器

    在雷电放电的过程中,由于瞬间放电产生了强烈的电磁脉冲,在临近的设备或电子线路上感应了幅值和变化速率都很高的浪

    前天
  • 三极管和MOS管的基本特性和正确应用

    1、三极管和MOS管的基本特性三极管是电流控制电流器件,用基极电流的变化控制集电极电流的变化。有NPN型三极

    前天
  • 一种三极管集电极直流电路变形电路

    三极管集电极直流电路就是集电极与直流工作电压端之间的电路,这一直流电路是三极管3个电极直流电路中变化最少的电

    前天
下载排行榜
更多
广告