场效应管(FET).ppt

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1、场效应管FieldEffectTransistor1.基本知识概述2.分类、命名、标识、结构3.制程及工艺4.基本特性5.应用6.常见失效模式及案例分析7.Derating标准及其测试方法1.1MOSFET的基本知识1.1.1概述场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。这种器件不仅兼有体积小、重量轻、耗电省、封装外型脚数少、散热好、寿命长等特点，而且还有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单,存在零温度系数工作点等优点，因而大大地扩展了它的应用范围，特别是在大规模和超大规模集成电路得到了广泛的应用。根据结构的不同，场效应管

2、可分为两大类：结型场效应管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）。然而由于场效应管输入阻抗很高，栅极的感应电荷不易泻放，且二氧化硅绝缘层很薄，栅极与衬底间的等效电容很小感应产生的少量电荷即可形成很高的电压，容易击穿二氧化硅绝缘层而损坏管子。存放管子时应将栅极和源极短接在一起，避免栅极悬空。进行焊接时烙铁外壳应接地良好，防止因烙铁漏电而将管子击穿。本文从场效应管的结构、特性出发，阐述其工作原理、应用、失效条件、以及Derating测试参数、测试方法。2.1.分类、命名、标识、结构2.1.1按结构分，有两类1.结型JFET(Junctiont

3、ypeFieldEffectTransistor)利用半导体内的电场效应进行工作，也称为体内场效应器件。a：JFET的概念图b:JFET的符号门极的箭头指向为p指向n方向，分别表示内向为n沟道JFET，外向为p沟道JFET。2.绝缘栅型IGFET(InsulatedGateFieldEffectTransistor)也称金属氧化物半导体三极管MOSFET（MetalOxideSemiconductorFET）根据Vgs＝0V时是否有导电沟道MOS管又分为：N沟道增强型N沟道耗尽型P沟道增强型P沟道耗尽型如图增强型MOS管（N型及P型导电通道）各种结构的FET

4、均有门极、源极、漏极3个端子，将这些与双极性晶体管的各端子对应如下表所示。根据JFET、MOSFET的通道部分的半导体是p型或是n型分别有p沟道元件，n沟道元件两种类型FET双极性晶体管漏极集电极栅极基极源极发射极JFET是利用PN结反向电压对耗尽层厚度的控制，来改变导电沟道的宽窄，从而控制漏极电流的大小。而MOSFET则是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面的感生电荷的多少，从而控制栅源极电流的大小。3.1相关制程及工艺一、半导体制造技术从大的方面可以分为：设计芯片工艺封装工序具体制造流程如下：完成功能设计和电路设计以后，用图形化的掩模版图在硅基片上形成该

5、图形（常称图形转移），由氧化、扩散、光刻、腐蚀、离子注入、CVD（ChemicalVaporDeposition化学气相沈淀）和金属化等技术的组合，形成硅片工序，从而制成LSI芯片。然后，经过划片、装配、键合和塑封（或壳装）等组装工序并作封闭检验之后，硅LSI就完成了。制造工艺流程图功能、系统设计、逻辑设计掩模版制作工艺硅片工艺划片装配键合塑封/管壳封氧化、扩散光刻腐蚀CVD金属化系统设计、逻辑设计电路设计、版图设计组装工艺拉单晶切片硅片研磨抛光制作掩模原版制作光刻版硅片材料工程产品检验可靠性试验检验工程成品掺杂图形生成薄膜生成扩散离子注入光刻腐蚀CVD金属

6、化氧化芯片工艺从工作任务来分，可以将芯片工艺归纳为掺杂、图形生成和薄膜生成三类：1、掺杂依靠扩散或离子注入实现，它是通过控制进入硅基片的杂质类型、浓度、进入区域等因素以形成元件和正常工作的器件的基本工艺。2、图形生成是为了进行选择性元件形成和配置、元件隔离、元件间布线的图形加工技术。包含光刻和腐蚀技术。3、薄膜的生成除了形成硅表面保护膜、开头控制栅膜、层间绝缘膜、元件间隔离等的热氧化膜的氧化之外，还包括形成氮化硅膜、多晶硅膜的CVD、金属布线用的金属溅射等。这些基本工艺间的关系是，将光刻、腐蚀多次插入循环往复地进行着的扩散、离子注入、氧化、CVD和溅射等工序

7、之间。二、工序简介氧化：[将硅片放置在高温氧气气氛中进行的工序。方法有：在水蒸汽中进行加热的湿氧氧化和在氧化气氛中加热的干氧化两种方法]是使硅原子与氧结合，成为SiO2，即变成硅氧化物。元件隔离：为防止元件之间的相互干扰，可以采取生成具有一定厚度和距离的选择性氧化膜来实现。栅氧化膜：是MOS的基本结构，即形成金属-氧化膜-硅MOS结构的氧化膜层。这层氧化膜的质量密切关系到MOS晶体管的特性和可靠性，被称为晶体管的心脏。如今，氧化膜有阻挡离子注入、气相扩散等杂质扩散的掩模作用，也可以灵活地用作对必要的区域选择性掺杂的掩蔽材料。扩散：指杂质从浓度高处向低处流动（

8、扩散）所引起的现象。扩散由杂质、温度、物质决定的扩散