場效應晶體管短路失效的數值模型

摘要：為了分析碳化硅和硅兩種材料的場效應晶體管的短路失效機理,利用半導體器件模擬軟件建立了能夠反映碳化硅場效應晶體管和硅場效應晶體管短路失效的數值模型。模型引入了自熱效應模擬高電應力下晶體管內部溫度變化及熱傳遞過程,引入了福勒-諾德海姆(Fowler-Nordheim)隧穿和蒲爾-弗朗克(Poole-Frenkel)發射模擬氧化層的泄漏電流;短路實驗結果驗證了所建立的數值模型的準確性。通過對比兩種晶體管數值模型在相同的短路條件下柵極驅動電壓的變化、晶體管內電流線和溫度的分布,結果表明,碳化硅場效應晶體管的短路失效主要是晶體管內的溫度傳遞到表面引起金屬電極的熔化以及柵極氧化層的嚴重退化,而硅場效應晶體管的短路失效是由于寄生雙極型晶體管的導通導致其體內泄漏電流不可控而引起的災難性的破壞。