金氧半電晶體崩潰電壓探討

Breakdown Voltage of Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors

江瓛(Huan Jiang)

指導教授 ： 施君興

國立暨南國際大學/科技學院/電機工程學系/碩士(2015年)

摘要

有別於標準型的金氧半場效電晶體，功率金氧半場效電晶體兼具高導通電流與高耐壓的特性，在尋求功率應用的要求中，成為了積體電路發展的另一個趨勢。而在元件設計方面，往往一昧的提高崩潰電壓特性，卻會相對的使元件的阻值上升，本論文利用二維元件模擬分析與探討金氧半場效電晶體的元件崩潰特性，從理想的一維PN接面結構，模擬在不同的接面長度與摻雜濃度的條件下，空間電荷區的延伸與電場分布對崩潰電壓的影響；接著對金氧半場效電晶體結構進行模擬與分析，比較傳統結構與輕摻雜汲極結構之間的電位分布與電場分布。另外也對輕摻雜汲極結構的各項參數進行模擬與分析對崩潰電壓之影響，最後模擬比較熱門的水平式擴散金氧半場效電晶體結構，針對其功率元件特有的漂移區結構，分別模擬與去深入瞭解漂移區各結構參數對崩潰電壓之影響，找出效率較高的結構參數，並藉由電場分布圖去研究與探討之間的關係，作整理與比較。在論文中，模擬了功率元件特有的漂移區結構，其能有效的提高崩潰電壓，此種結構對於未來高功率元件電路提升效能的應用上是不可或缺的。

關鍵字

功率元件 ； 雪崩崩潰 ； 撞擊化游離 ； 低摻雜汲極 ； 水平式擴散金氧半場效電晶體 ； 漂移區

並列摘要

Unlike conventional MOSFETs, power MOSFETs requires high breakdown voltages to operate in integrated circuits. Using two-dimensional TCAD simulations, this thesis explores the breakdown voltage and associated mechanism of power MOSFET devices. Ideally one-dimensional PN junctions are first simulated to realize the effects of doping concentration and junction length on breakdown voltage, and subsequently, lightly doped drain MOSFETs are investigated to study the distribution of electrical field and voltage drop across the lightly doped drain region. Finally, the lateral diffused MOSFETs (LDMOS) are extensively examined to design the drift region for improving the breakdown voltage while retaining a minimized drift area.

並列關鍵字

Power Device ； Avalanche Breakdown ； Impact Ionization ； Lightly Doped Drain ； Lateral Diffused MOSFET ； Drift Region

參考文獻

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