什么是MOS管軟擊穿,穿通擊穿原理分析-KIA MOS管

MOS管軟擊穿現(xiàn)象

MOS管軟擊穿現(xiàn)象主要涉及到穿通擊穿（Punch-Through Breakdown），這是一種特定的擊穿機(jī)制，其特征包括電流逐步增大和耗盡層展寬。這種擊穿類型發(fā)生在源漏的耗盡層相接時(shí)，此時(shí)源端的載流子注入到耗盡層中，被耗盡層中的電場(chǎng)加速達(dá)到漏端，導(dǎo)致電流急劇增大。

穿通擊穿原理

穿通擊穿主要發(fā)生在源漏之間的耗盡層相接時(shí)。這種擊穿的特點(diǎn)包括電流逐步增大和電流急劇增大點(diǎn)，這是因?yàn)楹谋M層擴(kuò)展較寬，導(dǎo)致產(chǎn)生較大的電流。穿通擊穿的軟擊穿點(diǎn)發(fā)生在源漏的耗盡層相接時(shí)，此時(shí)源端的載流子注入到耗盡層中，被耗盡層中的電場(chǎng)加速達(dá)到漏端，因此，穿通擊穿的電流也有急劇增大點(diǎn)。這個(gè)電流的急劇增大和雪崩擊穿時(shí)電流急劇增大不同，這時(shí)的電流相當(dāng)于源襯底PN結(jié)正向?qū)〞r(shí)的電流，而雪崩擊穿時(shí)的電流主要為PN結(jié)反向擊穿時(shí)的雪崩電流。穿通擊穿一般不會(huì)出現(xiàn)破壞性擊穿，因?yàn)榇┩〒舸┑膱?chǎng)強(qiáng)沒(méi)有達(dá)到雪崩擊穿的場(chǎng)強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)。

穿通擊穿：

穿通擊穿受多晶柵長(zhǎng)度影響

1.破壞性擊穿并不會(huì)出現(xiàn)，

原因：場(chǎng)強(qiáng)沒(méi)有達(dá)到雪崩擊穿場(chǎng)強(qiáng)，并不會(huì)產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)；

2.在溝道中間發(fā)生；

原因：穿通不容易發(fā)生在溝道表面，溝道注入使表面濃度大形成，NMOS管場(chǎng)效應(yīng)管有防穿通注入；

3.發(fā)生在溝道中間：鳥(niǎo)嘴邊緣濃度 > 溝道中間濃度

4.軟擊穿：擊穿過(guò)程中，電流漸漸變大；

原因：耗盡層擴(kuò)展較寬，同時(shí)發(fā)生DIBL效應(yīng)，源襯底結(jié)正偏出現(xiàn)電流漸漸變大；

5.軟擊穿點(diǎn)：在源漏的耗盡層相接時(shí)，源端載流子注入耗盡層中，被電場(chǎng)加速達(dá)到漏端，電流變大，與雪崩擊穿電流不同，與源襯底PN結(jié)正向?qū)〞r(shí)電流相同。

MOS管軟擊穿,穿通擊穿

穿通擊穿特點(diǎn)

（1）穿通擊穿的擊穿點(diǎn)軟，擊穿過(guò)程中，電流有逐漸增大的特征，這是因?yàn)楹谋M層擴(kuò)展較寬，發(fā)生電流較大。另一方面，耗盡層展廣大容易發(fā)生DIBL效應(yīng)，使源襯底結(jié)正偏呈現(xiàn)電流逐漸增大的特征。

（2）穿通擊穿的軟擊穿點(diǎn)發(fā)生在源漏的耗盡層相接時(shí)，此刻源端的載流子注入到耗盡層中，被耗盡層中的電場(chǎng)加快到達(dá)漏端，因此，穿通擊穿的電流也有急劇增大點(diǎn)，這個(gè)電流的急劇增大和雪崩擊穿時(shí)電流急劇增大不同，這時(shí)的電流相當(dāng)于源襯底PN結(jié)正向?qū)〞r(shí)的電流，而雪崩擊穿時(shí)的電流主要為PN結(jié)反向擊穿時(shí)的雪崩電流，如不作限流，雪崩擊穿的電流要大。

（3）穿通擊穿一般不會(huì)呈現(xiàn)破壞性擊穿。因?yàn)榇┩〒舸﹫?chǎng)強(qiáng)沒(méi)有到達(dá)雪崩擊穿的場(chǎng)強(qiáng)，不會(huì)發(fā)生許多電子空穴對(duì)。

（4）穿通擊穿一般發(fā)生在溝道體內(nèi)，溝道外表不容易發(fā)生穿通，這主要是因?yàn)闇系雷⑷胧雇獗頋舛缺葷舛却髽?gòu)成，所以，對(duì)NMOS管一般都有防穿通注入。

（5）一般的，鳥(niǎo)嘴邊際的濃度比溝道中心濃度大，所以穿通擊穿一般發(fā)生在溝道中心。

（6）多晶柵長(zhǎng)度對(duì)穿通擊穿是有影響的，跟著柵長(zhǎng)度添加，擊穿增大。而對(duì)雪崩擊穿，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)也有影響，可是沒(méi)有那么明顯。

防止穿通擊穿的方法包括優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，如通過(guò)調(diào)整摻雜濃度來(lái)抑制耗盡區(qū)寬度的延展，以及在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)避免或減少穿通擊穿的發(fā)生。此外，對(duì)于靜電敏感的MOS管，采取適當(dāng)?shù)撵o電防護(hù)措施也是必要的，以防止靜電放電導(dǎo)致的擊穿現(xiàn)象。

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