MOS管软击穿现象深度剖析
在 MOS管的应用进程中，软击穿现象是备受关注的关键议题。深入探究这一现象，对提升 MOS 管的性能与可靠性有着不可替代的作用。
一、MOS 管软击穿与穿通击穿关联解析
MOS 管软击穿现象与穿通击穿紧密相连。穿通击穿具有独特的特性，电流逐步增大和耗尽层展宽是其典型表现。当源漏的耗尽层相接时，源端载流子注入耗尽层，并在电场作用下加速运动至漏端，致使电流急剧增大。这一过程是理解 MOS 管软击穿的关键所在。
二、穿通击穿详尽原理
穿通击穿的发生场景侧重于源漏之间的耗尽层相接之时。其表现特征为电流存在逐步增大趋势以及急剧增大点。这源于耗尽层扩展至较宽区域，从而产生较大电流。软击穿点同样位于源漏耗尽层相接处，源端载流子注入耗尽层，被电场加速后抵达漏端，电流急剧增大。区别于雪崩击穿，此时电流本质更接近源衬底 PN 结正向导通电流，而雪崩击穿电流主要是 PN 结反向击穿产生的雪崩电流。穿通击穿一般不会出现破坏性击穿情况，因其场强未达雪崩击穿场强，难以产生大量电子空穴对。
（一）穿通击穿受多晶栅长度影响因素
破坏性击穿不会出现 ：由于穿通击穿场强未达雪崩击穿场强，无法产生大量电子空穴对，故而不会出现破坏性击穿。
发生位置在沟道中间 ：穿通不易发生在沟道表面，因沟道注入使表面浓度较大。对于 NMOS 管场效应管，通常配备防穿通注入机制。相比之下，沟道中间的浓度较低，更易成为穿通击穿的发生区域。
鸟嘴边缘浓度影响 ：一般情况下，鸟嘴边缘浓度高于沟道中间浓度，这导致穿通击穿多发生在沟道中间。
软击穿电流渐变特性 ：耗尽层扩展较宽，同时 DIBL 效应的发生，致使源衬底结正偏，电流呈现逐渐增大的特点。
软击穿点电流特性 ：源漏耗尽层相接时，源端载流子注入耗尽层并被电场加速至漏端，电流增大。此时电流与雪崩击穿电流不同，与源衬底 PN 结正向导通时电流相同。
（二）穿通击穿特点总结
击穿点软特性 ：击穿过程中电流逐渐增大，一方面由于耗尽层扩展较宽导致电流较大，另一方面耗尽层展宽易引发 DIBL 效应，使源衬底结正偏呈现电流逐渐增大的特征。
软击穿点电流急剧增大 ：源漏耗尽层相接时，源端载流子注入耗尽层被电场加速至漏端，电流出现急剧增大点。与雪崩击穿时的电流急剧增大有本质区别，此时电流相当于源衬底 PN 结正向导通时的电流，而雪崩击穿时的电流主要是 PN 结反向击穿时的雪崩电流，若不限流，雪崩击穿的电流更大。
无破坏性击穿优势 ：穿通击穿的场强未达到雪崩击穿的场强，不会产生大量电子空穴对，因此一般不会出现破坏性击穿。
发生位置倾向沟道体内 ：穿通击穿通常发生在沟道体内，沟道表面因沟道注入使表面浓度较大而不易发生穿通，对于 NMOS 管通常具备防穿通注入机制。
多晶栅长度影响差异 ：多晶栅长度对穿通击穿有影响，随着栅长度增加，击穿概率增大。而对雪崩击穿而言，虽然严格来说也受栅长度影响，但影响程度相对较小。
三、防止穿通击穿的有效策略
为有效防止穿通击穿，可采取以下策略：
优化器件结构 ：通过精准调整掺杂浓度来抑制耗尽区宽度的延展，从器件结构层面降低穿通击穿的风险。
设计与制造优化措施 ：在设计阶段充分考虑可能引发穿通击穿的因素，并在制造过程中严格把控工艺参数、改进版图设计等，以避免或减少穿通击穿的发生。
静电防护措施 ：鉴于 MOS 管对静电较为敏感，采取诸如在电路设计中增加静电放电保护电路、在生产过程中采用防静电措施等适当的静电防护手段，防止静电放电导致的击穿现象，这对于保障 MOS 管的性能和可靠性、延长其使用寿命至关重要。
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