高栅压低漏压条件下FG-pLEDMOS的热载流子退化机理

万维俊 刘斯扬 孙 虎 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)

p型横向延伸漏区MOS管(p-type lateral extended drain MOS transistors，pLEDMOS)具有工作电压高、导通电阻小、制造工艺简单以及易于与标准CMOS工艺兼容等优点，在等离子平板显示驱动芯片、电源管理芯片以及半桥驱动芯片等产品中被广泛地应用.其中，pLEDMOS的栅氧化层必须做得很厚，以便在器件开态下能够承受很高的栅源电压.实际工艺中，为了节约制造成本，常利用场氧化层做栅氧化层(field gate oxide，FG)［1］.但由于厚栅氧的阻挡作用，在制造过程中很难利用自对准工艺实现源端的P+注入.为了防止器件沟道不开启，在生长厚栅氧以及淀积多晶硅前，在器件源端先以高能量注入硼离子形成一个p型缓冲区(pbuffer region)，从而形成了FG-pLEDMOS器件中特有的结构.实际工作中，FG-pLEDMOS主要用作输出驱动电路的上管，工作在开关状态，即低栅源电压(Vgs)和高漏源电压(Vds)或高栅源电压(Vgs)和低漏源电压(Vds)条件下［2］.目前，对 pLEDMOS器件的热载流子效应的研究主要集中在低Vgs和高Vds条件下［3-5］，而对于高 Vgs和低 Vds应力条件下的热载流子退化至今仍然鲜有报道.文献［6］的研究结果表明，在高 Vgs和低 Vds条件下，nLEDMOS器件中的热载流子退化主要是由于在沟道区靠近源端处的热载流子注入引起的.然而，与nLEDMOS不同的是，在FG-pLEDMOS中，由于源端特有的p型缓冲区结构，高Vgs和低Vds应力条件下的热载流子退化存在新的机理，影响器件性能的退化.

本文研究了高Vgs和低Vds应力下FG-pLEDMOS器件的热载流子退化机理，并揭示了不同p型缓冲区……