射頻橫向擴散金氧半場效電晶體之基體電壓及熱載子效應研究

Abstract

橫向擴散金氧半場效電晶體(LDMOS)已被廣泛應用於無線基地台的應用，因為其優越的性能，成本，可靠度和功率。一個技術的挑戰，是如何在導通電阻和崩潰電壓作權衡。為了克服這一障礙，一個新的環形結構在本論文中提出。比傳統結構擁有較低導通電阻，同時可保持相同的崩潰電壓。隨著電路設計的用途和可靠度的問題逐漸重視，這篇論文也探討對兩者結構基體電壓和熱載子效應的特性。 我們實驗裡使用的電晶體是用聯電 0.5微米LDMOS的製程製作的。我們分別針對傳統和環形結構在各種基體電壓跟熱載子驅迫下進行了直流跟射頻的分析。結果發現，環形結構因減少了導通電阻而抑制了準飽和效應的發生。不過，環形結構的截止頻率和最大振盪頻率卻較傳統結構為低。當外加基體電壓時，我們發現兩種結構，在中低的電流範圍射頻性確能改善。然而，進入高電流範圍射頻性能卻開始退化。此外，傳統結構對直流和射頻參數的變比環形更為敏感。在第四章中，我們進一步研究LDMOS的熱載子效應。結果發現，該元件的導通電阻容易因驅迫而退化。對於高頻參數的退化上，我們發現有個異常現象，傳統結構在增加熱載子驅迫下反而提高最高振盪頻率。此外，我們也發現，環形結構由於有較大的碰撞游離在熱載子驅迫下退化的比傳統結構更嚴重。從以上的觀察，我們認為雖然環形結構具有較好的直流性能，但其射頻性能可能變得更糟。另外，環形結構對基體電壓的敏感性和熱載子驅破的免疫力也是較差的。