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MOSFET基本结构

信息来源:本站 日期:2017-05-22 

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由于在栅极与半导体之间有绝缘二氧化硅的关系,MOS管器件的输入阻抗非常高,此一特色使MOSFET在功率器件的应用相当引人注目,因为高输入阻抗的关系,栅极漏电流非常低,因此功率MOSFET不必像使用双极型功率器件一样,需要复杂的输入驱动电路.此外,功率MOSFET的开关速度也比功率双极型器件快很多,这是因为在关闭的过程中,MOS的单一载流子工作特性并不会有少数载流子储存或复合的问题,

图6.43为三个基本的功率MOSFET结构.与ULSI电路中的MOSFET器件不同的是,功率MOSFET采用源极与漏极分别在晶片上方与下方的垂直结构.垂直结构有大的沟道宽度以及可降低栅极附近电场拥挤的优点.这些特性在高功率的应用上非常重要.

图6.43(a)为有V型沟槽外型栅极的V-MOSFET,V型沟槽可通过KOH溶液湿法刻蚀来形成.当栅极电压大于阈值电压时,沿着V型沟槽边缘将感应出反型的沟道,并在源极与漏极之间形成一导电的沟道.V-MOSFET发展的主要限制在于其相关的工艺控制.V型沟槽尖端的强电场可能会造成该处电流拥挤,进而造成器件特性的退化,

图6.43 (b)为U-MOSFET的剖面图,与V-MOSFET非常相似.U型沟槽是通过反应离子刻蚀来形成,且其底部角落的电场大体上比V型沟槽的尖端小很多.另一种功率MOSFET为D-MOSFET,如图6.43(c)所示.栅极做在上表面处,并充作后续双重扩散工艺的掩模版.双重扩散工艺(此即称之为D-MOSFET的理由)用来形成p基极以及n+源极等部位.D-MOSFET的优点在于其跨过p基极区域的短暂漂移时间以及可避免转角的大电场,

此三种功率MOSFET结构在漏极区都有一个n一的漂移区,n一漂移区的掺杂浓度比p基极区小,所以当一正电压施加于漏极上时,漏极/p基极结被反向偏压,大部分的耗尽区宽度将跨过n一漂移区,因此n一漂移区的掺杂浓度及宽度是计算漏极支撑电压的一个重要参数.另一方面,功率MOSFET结构中存有…寄生的n-p-n-n+器件.

为了避免双极型晶体管在功率MOSFET工作时动作.需将p基极与ni源极(发射极)之间短路,如图6. 43所示,如此可使p基极维持在一固定电压.


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