與CMOS相容的高電壓MOSFET

Abstract

高功率半導體元件的應用十分廣泛, 舉凡辦公事務機器自動化、家電產品自動化等方 面的應用, 都是深具發展潛力的廣大市場。為了提高此類半導體產品的功能多樣化、 信賴度及附加價值, 須將傳統的邏輯控制電路與高功率元件相結合, 在同一矽晶方上 積體化制造。即所謂高功率積體電路, 是今後技術研究發展的主流之一。 功率元件一般可分成功率BJTs和功率MOSFETs 兩種。其中功率MOSFETs 系電壓控制元 件, 其驅動電路較電流控制的功率BJTs簡單, 較適用於高功率積體電路。其中以橫向 截止式功率MOSFETs 最簡單能夠和傳統邏輯電路制程相結合, 所以可被選用為高功率 積體電路中的功率元件。 本論文系研究有關可與CMOS制程相容的高電壓MOSFETs 。內容除了探討此類元件在設 計開發和制作上的一些考慮外, 并以一連串實驗來有系統地檢討此類元件的主要特性 及其在實際應用上所受的限制。同時, 為求能在設計制造此類元件之前得以預測其特 性, 本論文提出一SPICE 電路模型。配合實驗可有效預測元件的導通電阻, 且有效率 、有系統化的從事設計開發。一般僅在短通道nMOSFETs中才會發生的負電阻崩潰現象 , 由於高電壓MOSFETs 工作時承受高電壓, 也曾在高電壓nMOSFETs中被觀察到。由實 驗證明係寄生BJT's 效應。這種寄生BJT's 效應事實上嚴重影響高電壓MOSFETs 在實 際應用上所能承受的最大電壓。