Toshiba dan Jepang Semikonduktor Mendemonstrasikan Optimasi Simultan dari Toleransi ESD dan Efisiensi Daya untuk High tegangan LDMOS untuk IC Analog Otomotif
Jepang Semikonduktor Perusahaan
TOKYO–Toshiba Elektronik Devices & Storage Corporation (“Toshiba”) dan Japan Semiconductor Corporation (“Japan Semiconductor”) bersama-sama telah mendemonstrasikan metode untuk meningkatkan keandalan dan kinerja tegangan tinggi Laterally Double Diffused MOS (LDMOS), komponen inti dari IC analog yang digunakan dalam berbagai aplikasi otomotif, seperti driver kendali motor. Seiring dengan kemajuan elektrifikasi kendaraan, termasuk penerapan sistem bantuan pengemudi tingkat lanjut (ADAS) yang lebih luas, Toshiba dan Japan Semiconductor akan dapat menawarkan desain sel LDMOS yang lebih baik berdasarkan voltase yang diinginkan.
Rincian pencapaian dilaporkan pada Simposium Internasional yang disponsori IEEE tentang Perangkat dan IC Semikonduktor Daya 2021 (ISPSD 2021), yang diadakan secara online.
Ada trade-off dalam desain LDMOS antara keandalan dan kinerja. Diketahui bahwa toleransi pelepasan muatan listrik statis (ESD), yang diukur dengan menggunakan model tubuh manusia (HBM), ditingkatkan dengan meningkatkan rasio backgate*1 untuk menekan aksi bipolar parasit lateral*2, yang menurunkan toleransi HBM. Namun, meningkatkan rasio backgate juga meningkatkan resistensi, yang menurunkan kinerja. Sampai sekarang, desainer LDMOS harus menyeimbangkan toleransi HBM terhadap resistansi yang lebih tinggi.
Toshiba dan Japan Semiconductor mengevaluasi toleransi HBM di LDMOS dan tidak menemukan peningkatan di atas 80V, bahkan jika rasio backgate ditingkatkan. Dalam simulasi TCAD 2D, mereka menemukan bahwa ini disebabkan oleh munculnya aksi bipolar parasit vertikal di samping aksi bipolar parasit lateral, sebuah fenomena yang akan memberi desainer kebebasan lebih besar saat mengatur parameter untuk HBM dan rasio backgate.
Menggunakan penemuan ini bersama dengan a teknologi dikembangkan oleh Toshiba Corporation yang mengoptimalkan parameter desain sel selain rasio backgate*3, Toshiba dan Japan Semiconductor mengusulkan metode untuk meningkatkan toleransi HBM dan menekan resistansi pada 80V dan LDMOS yang lebih tinggi, yang memiliki toleransi HBM dan tidak bergantung pada rasio backgate. Ini dapat mencakup perangkat yang digunakan dalam mesin, kemudi, dan sistem otomotif lainnya, dan akan berkontribusi pada peningkatan keandalan dan efisiensi daya.
Toshiba memiliki jajaran LDMOS yang luas dari berbagai voltase untuk berbagai aplikasi, dan sedang mengembangkan teknologi proses generasi kelima yang akan mengintegrasikan memori non-volatil tertanam (eNVM) dan IC analog voltase tinggi.
Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation dan Japan Semiconductor Corporation berkomitmen pada R&D proses semikonduktor yang berkontribusi pada konsumsi daya yang rendah dan keandalan yang tinggi.
Hubungan antara toleransi HBM dan rasio backgate (hasil pengujian Toshiba)
Perbedaan aksi bipolar parasitik yang menjalani pengujian HBM pada LDMOS tegangan rendah dan tegangan tinggi (hasil pengujian Toshiba)
Pada LDMOS tegangan rendah, aksi bipolar parasit lateral dominan.
Dalam LDMOS tegangan tinggi, aksi bipolar parasit vertikal dominan.
Catatan
[1] Rasio backgate: Toshiba LDMOS memiliki sumber dan backgate bergantian sepanjang lebarnya. Rasio backgate mengacu pada lebar keseluruhan backgate terhadap sumber dan backgate.
[2] Tindakan bipolar parasit: Sebuah fenomena yang diamati selama tes HBM; ketika tegangan positif diterapkan ke saluran LDMOS, ionisasi dampak terjadi di persimpangan PN. Drain/body/source berfungsi sebagai kolektor/basis/emitor parasit bipolar Transistor, dan arus kolektor mengalir. Arus kolektor terkonsentrasi pada permukaan Si dan suhu kisi meningkat, mengakibatkan kerusakan perangkat.
[3] Detail teknologi dilaporkan di ISPSD 2017. (Judul: “Optimasi ketahanan HBM dari Nch-LDMOS yang sepenuhnya terisolasi untuk tegangan input negatif menggunakan parameter indeks unik.”)
- Pertanyaan Pelanggan:
* Nama perusahaan, nama produk, dan nama layanan mungkin merupakan merek dagang dari masing-masing perusahaan.
* Informasi dalam dokumen ini, termasuk harga dan spesifikasi produk, konten layanan dan informasi kontak, terbaru pada tanggal pengumuman tetapi dapat berubah tanpa pemberitahuan sebelumnya.