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研究生: 王君正
Jun-Zheng Wang
論文名稱: 曲率效應與基體偏壓對半導體元件崩潰之探討
Curvature Effect and Back Gate Bias Effect on Semiconductor Device Breakdown Simulation
指導教授: 蔡曜聰
Yao-Tsung Tsai
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 資訊電機學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 46
中文關鍵詞: 雪崩崩潰基體偏壓曲率效應
外文關鍵詞: curvature effect, back gate bias effect, avalanche breakdown
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  • 在這篇論文中,我們使用包含衝撞游離之二維元件模擬器,研究半導體元件內部載子雪崩崩潰之情形。首先,我們使用負載線解決因雪崩崩潰產生之電流急遽增加所造成的程式負擔。接著,為了了解二維數值方塊模擬與實作上不同,所造成之元件崩潰電壓差異,我們設計2-D不同之曲率接面元件進行模擬比較。製造元件時的退火步驟造成不同的擴散參雜區,其影響崩潰電壓值也一併進行探討。最後,基體偏壓一直都視為可以控制元件的一端,進而影響元件崩潰電壓。我們利用SOI PiN二極體元件,進行基體偏壓之模擬。進一步分析改變其崩潰電壓之原因,並加入一層未參雜之元件結構,使之不易受基體偏壓變動之影響。


    In this paper, we design a 2-D device simulator which includes the impact-ionization model to simulate the avalanche breakdown. First, we use load line technique to solve the numerical problem due to the rapid breakdown current. Second, for studying the curvature effect on breakdown, we design a 2-D doping region to represent the 2-D curve junction with many small squares in numerical simulation. We compare the breakdown voltage with different curvature devices. Finally, the breakdown voltage in SOI PiN diode can be changed by the back-gate bias. We use 2-D SOI PiN diode to analyze the back-gate bias effect, and insert an un-doped layer to eliminate the back-gate bias effect.

    目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 圖目錄 IV 1.簡介 1 2.二維元件模擬架構及方式 3 2.1 二維等效電路及衝撞游離模擬電路 3 2.2 急遽變化電流模擬的方式 9 2.2.1 調整片段線性函數 9 2.2.2 牛頓法近似解 11 2.3 負載線對於電流模擬的重要性 12 3.曲率效應與崩潰電壓之模擬 15 3.1 曲率之定義與模擬方式 15 3.2 垂直與弧形之PN二極體比較 19 3.3 不同擴散範圍之PN二極體比較 24 3.3.1 曲率電場推導 24 3.3.2 不同擴散範圍之PN二極體模擬 26 4.側向式SOI PiN二極體基體偏壓特性及其改進 29 4.1 元件基本結構與模擬方式 29 4.2 元件於基體偏壓下的崩潰特性分析 32 4.2.1 二極體區 32 4.2.2 MOS-C之空乏區 34 4.2.3 MOS-C之強反轉區 37 4.3 元件基體負偏壓影響之改善 41 5.結 論 44 References 46

    References
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