MOSFET的重要部位:金屬—氧化層—半導體電容,金屬—氧化層—半導體結構MOSFET在結構上以一個金屬—氧化層—半導體的電容為重要,氧化層的材料多半是二氧化硅,其下是作為基極的硅,而其上則是作為柵極的多晶硅。這樣子的結構正好等于一個電容器(capacitor),氧化層扮演電容器中介電質(dielectric material)的角色,而電容值由氧化層的厚度與二氧化硅的介電常數(dielectric constant)來決定。柵極多晶硅與基極的硅則成為MOS電容的兩個端點。采用MOSFET實現模擬電路不但可以滿足規格上的需求,還可以有效縮小芯片的面積,降低生產成本。深圳低壓N+NMOSFET失效分析
降低高壓MOSFET導通電阻的原因:不同耐壓的MOSFET,其導通電阻中各部分電阻比例分布也不同。如耐壓30V的MOSFET,其外延層電阻至少為 總導通電阻的29%,耐壓600V的MOSFET的外延層電阻則是總導通電阻的96.5%。由此可以推斷耐壓800V的MOSFET的導通電阻將幾乎被外 延層電阻占據。欲獲得高阻斷電壓,就必須采用高電阻率的外延層,并增厚。這就是常規高壓MOSFET結構所導致的高導通電阻的根本原因。增加管芯面積雖能降低導通電阻,但成本的提高所付出的代價是商業品所不允許的。引入少數載流子導電雖能降低導通壓降,但付出的代價是開關速度的降低并出現拖尾電流,開關損耗增加,失去了MOSFET的高速的優點。深圳低壓N+NMOSFET失效分析MOSFET是電壓驅動的。
由于MOSFET是對稱的,所以源極或漏極可以互換。因此,源極端子和基板端子在內部連接,所以MOSFET具有三個端子,而且它們處于相同的電位,這就阻止了任何電流從襯底流向源極。在MOSFET中,我們希望電流從漏極流到源極,因此,我們必須在漏極和源極之間連接一個電池,該電壓稱為Vds,因為它介于漏極和源極之間。電池的正極增加了漏極端子處的電勢,從而增加了漏極和基板之間的耗盡區,因此不會有電流從漏極流到源極,這時候MOSFET處于截止狀態,這也稱為截止區域。現在,要使電流從漏極流到源極,必須在它們之間建立一個通道。為了創建通道,我們又在柵極和襯底之間連接了一個小電壓源。電池正端與柵極相連,該電壓稱為Vgs,因為它介于柵極和源極之間,襯底是p型半導體,因此,電荷載流子是空穴,但是存在一些自由電子作為少數電荷載流子。電池在基板內部產生電場,由于該場襯底中的電子與電場相反地流動,即流向柵極,由于存在絕緣體,這些電子無法從基板流向柵極,因此它們聚集在襯底中的柵極附近。MOSFET中的絕緣體或電介質不單會阻擋電子,還會增加電子上的電荷,從而吸引更多的電子。
MOSFET依照其“通道”(工作載流子)的極性不同,可分為“N型”與“P型” 的兩種類型,通常又稱為NMOSFET與PMOSFET,其他簡稱上包括NMOS、PMOS等。平面N溝道增強型NMOSFET的剖面圖。它用一塊P型硅半導體材料作襯底,在其面上擴散了兩個N型區,再在上面覆蓋一層二氧化硅(SiO2)絕緣層, 在N區上方用腐蝕的方法做成兩個孔,用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個孔內做成三個電極:G(柵極)、S(源極)及D(漏極)金屬-氧化物半導體場效應晶體管,簡稱金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一種可以 使用在模擬電路與數字電路的場效晶體管(field-effect transistor)。MOSFET的尺寸變小意味著柵極面積減少,如此可以降低等效的柵極電容。
隨半導體制造技術的進步,對于整合更多功能至單一芯片的需求也跟著大幅提升,此時用MOSFET設計模擬電路的一個優點也隨之浮現。為了減少在印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)上使用的集成電路數量、減少封裝成本與縮小系統的體積,很多原本單獨的類比芯片與數位芯片被整合至同一個芯片內。MOSFET原本在數位集成電路上就有很大的競爭優勢,在類比集成電路上也大量采用MOSFET之后,把這兩種不同功能的電路整合起來的困難度也明顯的下降。另外像是某些混合信號電路(Mixed-signal circuits),如類比/數位轉換器(Analog-to-Digital Converter,ADC),也得以利用MOSFET技術設計出效能更好的產品。MOSFET里的氧化層位于其通道上方。N-CHANNELMOSFET
MOSFET的臨界電壓主要由柵極與通道材料的功函數之間的差異來決定。深圳低壓N+NMOSFET失效分析
MOSFET在概念上屬于“絕緣柵極場效晶體管”(Insulated-Gate Field Effect Transistor,IGFET),而IGFET的柵極絕緣層有可能是其他物質而非MOSFET使用的氧化層。有些人在提到擁有多晶硅柵極的場效晶體管元件時比較喜歡用IGFET,但是這些IGFET多半指的是MOSFET。MOSFET里的氧化層位于其通道上方,依照其操作電壓的不同,這層氧化物的厚度至少有數十至數百埃(Å)不等,通常材料是二氧化硅(silicon dioxide,SiO2),不過有些新的進階制程已經可以使用如氮氧化硅(silicon oxynitride,SiON)做為氧化層之用。深圳低壓N+NMOSFET失效分析
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