金氧半場效電晶體元件在交流脈波工作下的特性

Abstract

本論文討論金氧半場效電晶體元件的閘極在加以交流脈波時的基極電荷幫浦電流。 此流進基極的平均電流會包含兩個分量，一為通道載子在基體與多數載子複合且和 幾何大小有關的分量（簡稱幾何分量），另一為和矽－二氧化矽接面陷阱的複合有 關的分量（簡稱接面分量）。 目前僅有一個長通道的基極幾何分量解析模式。在本論文中，有一個半經驗式從實 驗數據裡得到。當汲╱源極皆接地時，長通道金氧半元件的基極幾何分量電流大於 短通道金氧半元件的；然而在汲極加偏壓下，由於寄生的雙載子效應，短通道金氧 半元件的基極幾何分量電流會大量增加，反而比長通道金氧半元件的還大。當汲極 加３伏特偏壓下，這個短通道金氧半元件的基極幾何分量電流大量增加到數微安培 。 幾何分量電流對切換電容電路的錯誤電壓會有影響。二維元件模擬軟體PISCES-2B 用來模擬此切換電容電路的錯誤電壓。有一現象發現：減少基體電阻使此基極幾何 分量電流增加，則可使高速切換下的切換電容電路的錯誤電壓減小。 另外，研究在次微米元件中測量平均接面陷阱密度的電荷幫浦技術。在次微米元件 中，必須考慮二維效應。經由修正接面分量的一維模式，提出了二維模式。從PIS- CES-2B解出的表面電位代入二維模式中，可算得接面分量電流。比較實驗曲線和模 擬曲線，証實此二維模式的正確性。由二維模式的計算發現，電荷幫浦技術在測量 次微米元件的平均接面陷阱密度時，一維萃取方法會有誤差產生。