文档介绍：竹强年第卷第期
晶体管的自加热效应
李家贵,李德昌
.西安电子科技大学技术物理学院,陕西西安:
.西安电子科技大学理学院,陕西西安
摘要与常规体硅器件相比,器件由于其独特的结构,常常会产生较严重的自加热效应,影响器件的
可靠性。文中阐述功率晶体管中的自加热现象,研究了自加热效应产生的机理,在不同的结构和工
艺参数下自加热效应的研究进展,以及减弱自加热效应的方法。研究证明采用新材料,结构可对同加热效应起
到有效抑制作用提高了件的可靠性。
关键词; 自加热效应; 自加热效应的抑制;图形化
中图分类号文献标识码文章编号———

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与体硅工艺相比,:绝顶层为单晶硅膜,器件的栅、源、漏极以及导电
缘体上单晶硅薄膜由于独特的三明治结构,使其沟道都在顶层硅膜上形成。中间层为绝缘埋层
具有许多体硅器件无法比拟的优点:理想的器层,底层为硅衬底。
件隔离、低寄生电容、良好的亚阈值斜率、无罔
锁效应、高的开关速度、抗辐照效应能力、低的
泄漏电流等。然而器件存在着一个致命的缺点,
即自加热效应,自加热效应会导致载流子迁移率善薯凌簿甍薯叠囊蠹曩鬈《一叠¨。蠢

下降,跨导降低,可靠性下降,阈值电压漂移。
因此器件自加热效应值得关注。
图剖面示意图
功率器件自加热效应产生
所谓自加热效应指的是由于沟道电流所产生
机理
的热量引起器件内部温度升高,导致器件特性漂
晶体管的剖面结构,如图所示, 移的现象。与体硅器件相比,由于功率器件的
绝缘氧化埋层的热传导率远远低于硅
的热传导率大约是的/,器件散热比较缓
收稿日期:——
作者简介:车家贵一,男,硕士研究生。研究方向; 慢。导致自加热效应产生的温度累积明显高于释
材料物理与化学。放到环境中的温度。实际上,层相当于一个
晶体管的自加热效应
热阻挡层,阻止热量从有源区传递到硅衬底,从研究发现,对漂移区均匀掺杂的器件,
而引起显著的温度上升。采用均匀耗散方法分析器件内温度分布时会导致
不精确的结果。, 等研究了集成在
不同结构和工艺参数下的自加热效应
薄层上漂移区均匀掺杂的晶体管的热
研究
学特性,提出了适用于漂移区均匀掺杂的薄膜
. 埋氧层厚度和硅膜厚度晶体管的理论计算模型,如式所示
埋氧层为器件提供了良好的电绝缘,在提高
器件的击穿电压和开关速度方面有明显的优势。
舭一
另一方面,器件下面的埋氧层同时也是良好热绝
一个薄膜晶体管漂移区模拟和理
缘体的热传导率为./,而硅的热传
导率为/。埋氧层会阻止器件中产生的论产生的热量曲线,如图所示。从图可以看
热量传导至衬底,从而引起器件内温度上升。器出,在不同的栅压和漏压值时理论和模
件的有效热阻随埋氧层的厚度增加而增大,随硅拟结果十分一致。从模拟和理论结果都可以看出,
层厚度的增加而减小。, 产生的热量从体到漏近似线性增加。在较高的栅
等采用二维器件模拟软件模拟并和试
验比对证明该结论。采用如图所示的结构,得到
的实验结果,如图所示。从图中可以看出器件电流限域作用,产生的热量也会随着漏极