日本 半導体 会社
東京 – 東芝 エレクトロニック デバイス＆ストレージ株式会社（「東芝」）とジャパンセミコンダクター株式会社（「ジャパンセミコンダクター」）は共同で、デバイスのコアコンポーネントである高電圧横方向二重拡散 MOS（LDMOS）の信頼性と性能の両方を同時に向上させる方法を実証しました。モーター制御ドライバーなどの幅広い車載アプリケーションで使用されるアナログIC。 先進運転支援システム（ADAS）の広範な導入を含め、車両の電動化が進むにつれて、東芝とジャパンセミコンダクタは、必要な電圧に基づいて改良されたLDMOSセル設計を提供できるようになります。
この成果の詳細は、オンラインで開催された IEEE が主催する International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs 2021 (ISPSD 2021) で報告されました。
LDMOS 設計には、信頼性と性能の間にトレードオフがありました。 人体モデル (HBM) を使用して測定された静電放電 (ESD) の耐性は、バックゲート比を大きくすることで改善されることが知られています。*1 横方向の寄生バイポーラ作用を抑制する*2、HBM 耐性を低下させます。 ただし、バックゲート比を大きくするとオン抵抗も大きくなり、性能が低下します。 これまで、LDMOS 設計者は、HBM 耐性と高いオン抵抗のバランスを取る必要がありました。
東芝と日本セミコンダクターは、LDMOSのHBM耐性を評価したところ、80V以上ではバックゲート比を上げても改善は見られませんでした。 2D TCAD シミュレーションでは、これは、水平方向の寄生バイポーラ動作に加えて、垂直方向の寄生バイポーラ動作の出現によるものであることがわかりました。この現象により、設計者は HBM およびバックゲート比のパラメータを設定する際により大きな自由度が得られます。
この発見を テクノロジー バックゲート比以外のセル設計パラメータを最適化する株式会社東芝が開発した*3、東芝、日本セミコンダクターは、HBM耐性があり、バックゲート比に依存しない80V以上のLDMOSでHBM耐性を改善し、オン抵抗を抑制する方法を提案しています。 これは、エンジンやステアリングなどの車載システムに使用されるデバイスをカバーでき、信頼性と電力効率の向上に貢献します。
東芝は、さまざまなアプリケーション向けにさまざまな電圧のLDMOSを幅広くラインナップしており、組み込み不揮発性メモリ（eNVM）と高耐圧アナログICを統合する第XNUMX世代プロセス技術を開発しています。
東芝デバイス＆ストレージ株式会社とジャパンセミコンダクター株式会社は、低消費電力と高信頼性に貢献する半導体プロセスの研究開発に取り組んでいます。
HBMトレランスとバックゲート比の関係（東芝試験結果）
低電圧LDMOSと高電圧LDMOSのHBM試験における寄生バイポーラ動作の違い（東芝試験結果）
低電圧 LDMOS では、横方向の寄生バイポーラ動作が支配的です。
高耐圧 LDMOS では、縦方向の寄生バイポーラ動作が支配的です。
ノート
[1] バックゲート比: 東芝 LDMOS には、幅に沿って交互にソースとバックゲートがあります。 バックゲート比は、ソースとバックゲートの幅に対するバックゲートの全体的な幅を指します。
[2] 寄生双極作用: HBM 試験中に観察される現象。 LDMOS ドレインに正の電圧を加えると、PN 接合でインパクト イオン化が発生します。 ドレイン/ボディ/ソースは、寄生バイポーラのコレクタ/ベース/エミッタとして機能します トランジスタとなり、コレクタ電流が流れます。 コレクタ電流が Si 表面に集中し、格子温度が上昇し、デバイス破壊を引き起こします。
[3] 技術の詳細は ISPSD 2017 で報告されました。 (タイトル: 「独自のインデックス パラメーターを使用した負の入力電圧に対する完全に絶縁された Nch-LDMOS のHBM ロバストネス最適化」)
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