报告题名垂直式双扩散低压功率金氧半场效应电晶体.PDF

報告題名： 垂直式雙擴散低壓功率金氧半場效應電晶體 之閘極長度的最佳化設計 The Optimum Gate Length Design of Vertical Double-diffused Low Voltage Power MOSFET 作者：蔡志明、呂秉叡、戴明傑 系級：電子四甲 學號：D9149664 開課老師：簡鳳佐、李景松 老師 課程名稱：專題研究、化合物半導體元件 開課系所：電子工程系 開課學年：九十四學年度 第一學期 垂直式雙擴散低壓功率金氧半場效應電晶體 之閘極長度的最佳化設計 摘 要 本專題研究 N型 30伏特垂直式雙擴散低壓功率金氧半場效應電 晶體（ Vertical Double-diffused MOSFET, VDMOS ）之閘極長度的最 佳化設計，閘極長度減小造成 空乏區曲率降低與導致相鄰的P-Well 距離縮小，促使晶胞（ Cell ）間的空乏區更緊密，使元件可操作在更 高的偏壓下，有效提升元件的崩潰電壓（ BVdss ），也因單位晶胞（Cell Pitch ）的面積減少而使其晶胞密度增加，增加了並聯電阻的數量，因 此降低元件之導通電阻（Rds(on) ），但若過度縮小閘極長度，連帶增加 了接面場效應電晶體（Junction Field Effect Transistor, JFET(RJ) ）效 應，反而大大的提高了元件之導通電阻。 以雙擴散製程（Double-diffused process ）進行閘極長度的最佳化 設計，經由 Integrated Systems Engineering （ISE ）製程及電性模擬軟 體模擬，計算出元件之汲極對源極崩潰電壓（ BVdss ）、汲極對源極導 通電阻（ Rds(on) ），兩個最主要的效能參數對閘極長度（Gate Length ） 調變，可得一個最佳化的閘極長 度，使元件維持高崩潰電壓和低導通 電阻。閘極長度的縮短，可使閘極電荷（ gate charge ）降低，因此元 件的切換速度加快，開關功率損失也較小，並達到縮小元件尺寸以及 降低成本的結果。 關鍵字：垂直式雙擴散功率元件、閘極長度、ISE TCAD - 1 - 逢甲大學學生報告 ePaper(2005 年) 垂直式雙擴散低壓功率金氧半場效應電晶體 之閘極長度的最佳化設計 Abstract In this paper, we research the optimum gate length design of the low-voltage power device of the 30 volts N-type VDMOS (Vertical Double-diffused MOSFET), the gate length is reduced, it will step-down the depletion region curvature, with the distance of the near P-well is shirked, the depletion region is more closer in Unit-Cell, it can make the device be operated under the higher bias, and effectual increase device’s the breakdown voltage (BVdss), when Cell-Pitch‘s area is decreased, then the density of the cells will increase, that can reduce the device’s the on-resistance (Rds(on)), but if excessively cut down the gate length, then cause the JFET (RJ) effect, and greatly raise the on-resistance of the device. Under the Double-diffused process, making t