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
(这儿不讲栅极GOX击穿了啊,只针对漏极电压击穿)
先讲测验条件,都是源栅衬底都是接地,然后扫描漏极电压,直至Drain端电流到达1uA。所以从器材结构上看,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:
这个首要是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的时分,那源漏之间就不需求敞开就形成了 通路,所以叫做穿通(punch through)。那怎么避免穿通呢?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,还与两头的掺杂浓度有关,浓度越高能够按捺耗尽区宽度延 展,所以flow里边有个防穿通注入(APT: AnTI Punch Through),记住它要打和well同type的specis。当然实践遇到WAT的BV跑了并且确定是从Source端走了,或许还要看是否 PolyCD或许Spacer宽度,或许LDD_IMP问题了,那怎么扫除呢?这就要看你是否NMOS和PMOS都跑了?POLY CD能够经过Poly相关的WAT来验证。对吧?
关于穿通击穿,有以下一些特征:
(1)穿通击穿的击穿点软,击穿过程中,电流有逐渐增大的特征,这是由于耗尽层扩展较宽,发作电流较大。另一方面,耗尽层展广大容易发作DIBL效应,使源衬底结正偏呈现电流逐渐增大的特征。
(2)穿通击穿的软击穿点发作在源漏的耗尽层相接时,此刻源端的载流子注入到耗尽层中,
被耗尽层中的电场加快到达漏端,因而,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结正导游通时的电流,而雪崩击穿时的电流首要为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)穿通击穿一般不会呈现破坏性击穿。由于穿通击穿场强没有到达雪崩击穿的场强,不会发作很多电子空穴对。
(4)穿通击穿一般发作在沟道体内,沟道外表不容易发作穿通,这首要是由于沟道注入使外表浓度比浓度大形成,所以,对NMOS管一般都有防穿通注入。
(5)一般的,鸟嘴边际的浓度比沟道中心浓度大,所以穿通击穿一般发作在沟道中心。
(6)多晶栅长度对穿通击穿是有影响的,跟着栅长度添加,击穿增大。而对雪崩击穿,严格来说也有影响,可是没有那么明显。
2) Drain-》Bulk雪崩击穿:
这就单纯是PN结雪崩击穿了(**alanche Breakdown),首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,使得电子加快碰击晶格发作新的电子空穴对 (Electron-Hole pair),然后电子持续碰击,如此雪崩倍增下去导致击穿,所以这种击穿的电流简直快速增大,I-V curve简直笔直上去,很容焚毁的。(这点和源漏穿通击穿不一样)
那怎么改进这个juncTIon BV呢?所以首要仍是从PN结自身特性讲起,必定要下降耗尽区电场,避免磕碰发作电子空穴对,下降电压必定不可,那就只能添加耗尽区宽度了,所以要改动 doping profile了,这便是为什么骤变结(Abrupt juncTIon)的击穿电压比缓变结(Graded JuncTIon)的低。这便是学以致用,别随声附和啊。
当然除了doping profile,还有便是doping浓度,浓度越大,耗尽区宽度越窄,所以电场强度越强,那必定就下降击穿电压了。并且还有个规则是击穿电压一般是由低 浓度的那儿浓度影响更大,由于那儿的耗尽区宽度大。公式是BV=K*(1/Na+1/Nb),从公式里也能够看出Na和Nb浓度假如差10倍,简直其间一 个就能够疏忽了。
那实践的process假如发现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:这个首要是Drain和Gate之间的Overlap导致的栅极氧化层击穿,这个有点相似GOX击穿了,当然它更像 Poly finger的GOX击穿了,所以他或许更care poly profile以及sidewall damage了。当然这个Overlap还有个问题便是GIDL,这个也会奉献Leakage使得BV下降。
上面讲的便是MOSFET的击穿的三个通道,一般BV的case曾经两种居多。
上面讲的都是Off-state下的击穿,也便是Gate为0V的时分,可是有的时分Gate敞开下Drain加电压过高也会导致击穿的,咱们称之为 On-state击穿。这种状况特别喜爱发作在Gate较低电压时,或许管子刚刚敞开时,并且简直都是NMOS。所以咱们一般WAT也会测验BVON,
不要认为很古怪,可是测验condition必定要注意,Gate不是随意加电压的哦,有必要是Vt邻近的电压。(本文开端我贴的那张图,Vg越低时on-state击穿越低)
有或许是Snap-back导致的,仅仅测验机台limitation无法测验出规范的snap-back曲线。别的也有或许是敞开瞬间电流密度太大,导致很多电子在PN结邻近被耗尽区电场加快碰击。