《MOSFET概念深入》PPT课件

《《MOSFET概念深入》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第12章MOSFET概念的深入12．1非理想效应12．2MOSFET按比例缩小理论12．3阈值电压的修正12．4附加电学特性12．5辐射和热电子效应*112.1非理想效应亚阈值电流:定义亚阈值电流212.1非理想效应亚阈值电流:比较施加小的漏电压时，n沟道MOSFET沟道表面势示意图堆积状态：势垒很高→电子无法跃过→无法形成表面电流弱反型状态：势垒较低→电子有一定的几率越过势垒→形成亚阈值电流强反型状态：势垒极低→大量电子越过势垒→形成沟道电流312.1非理想效应亚阈值电流:电压特性IDsub-VDS曲线的斜率是半导体掺杂浓度

2、和界面态密度的函数。可通过对曲线斜率的测量来实验确定氧化层-半导体界面态密度。412.1非理想效应沟道长度调制效应:机理512.1非理想效应沟道长度调制效应:模型1视作漏-衬pn结空间电荷区的扩展612.1非理想效应沟道长度调制效应:模型2712.1非理想效应沟道长度调制效应:影响因素ID的实测值高于理论值在饱和区，实测ID随VDS增加而缓慢增加812.1非理想效应迁移率变化:纵向电场的影响(1)表面散射912.1非理想效应迁移率变化:纵向电场的影响(2)体迁移率(典型值600cm2/Vs,NMOS）表面迁移率典型值0.03随

3、VGS-VTn↑而↑变缓有效迁移率：有效迁移率经验表达式：1012.1非理想效应迁移率变化:漂移速度与电场的关系峰值电场强度峰值漂移速度饱和漂移速度1112.1非理想效应迁移率变化:Si的情形（104V/cm)低场：迁移率不随E而变高场：迁移率随E增加而下降强场：迁移率与E成反比1212.1非理想效应迁移率变化:GaAs、InP的情形（104V/cm)与Si相比，GaAs、InP的特点：存在漂移速度峰值迁移率大存在负微分迁移率区饱和漂移速度小1312.1非理想效应迁移率变化:速度饱和效应漏源电流下降提前饱和饱和漏源电流与栅压成

4、线性关系饱和区跨导与偏压及沟道长度无关截止频率与栅压无关1412.1非理想效应弹道输运非弹道输运MOSFET沟道长度L>0.1μm，大于散射平均自由程；载流子从源到漏运动需经过多次散射；载流子运动速度用平均漂移速度表征；弹道输运MOSFET沟道长度L<0.1μm，小于散射平均自由程；载流子从源到漏运动大部分没有一次碰撞-弹道输运；高速器件、纳米器件；1512.2按比例缩小为什么要缩小MOSFET尺寸?提高集成度：同样功能所需芯片面积更小提升功能：同样面积可实现更多功能降低成本：单管成本降低改善性能：速度加快，单位功耗降低若尺寸

5、缩小30％，则栅延迟减少30％，工作频率增加43％单位面积的晶体管数目加倍每次切换所需能量减少65％，节省功耗50％16完全按比例缩小(FullScaling)尺寸与电压按同样比例缩小电场强度保持不变最为理想，但难以实现12.2按比例缩小缩小方式恒压按比例缩小(FixedVoltageScaling)尺寸按比例缩小，电压保持不变电场强度随尺寸的缩小而增加，强场效应加重一般化按比例缩小(GeneralScaling)尺寸和电场按不同的比例因子缩小迄今为止的实际做法1712.2按比例缩小完全按比例缩小:规则1812.2按比例缩小完

6、全按比例缩小:结果1912.2按比例缩小完全按比例缩小:小结2012.3阈值电压修正VT与L、W的相关性漏、源区扩散结深rj表面空间电荷区厚度xdTn沟道MOSFET短沟道长沟道n沟道MOSFET窄沟道宽沟道2112.3阈值电压修正VT随L的变化:表面空间电荷短沟道效应2212.3阈值电压修正VT随L的变化:ΔL的计算源-体结空间电荷区宽度表面空间电荷区宽度漏-体结空间电荷区宽度源、漏pn结结深23若沟道长度L短到与漏-源结深rj相当时，阈值电压VT与沟道长度L有关，此时VT随L的减少而减少12.3阈值电压修正VT随L的变化:

7、ΔVT的计算2412.3阈值电压修正VT随L的变化:关系曲线VDS>0VBS>02512.3阈值电压修正VT随W的变化:表面电荷窄沟道效应26若沟道宽度W窄到与表面空间电荷区宽度xdT相当时，阈值电压VT与沟道宽度W有关，此时VT随W的减少而增加12.3阈值电压修正VT随W的变化:ΔVT的计算2712.3阈值电压修正VT随W的变化:关系曲线2812.3阈值电压修正离子注入调整VT:原理p型半导体表面注入受主杂质Na（如B）→半导体表面净掺杂浓度↑→表面更难以反型→VT↑受主注入剂量（单位面积注入的离子数）注入前的阈值电压p型半

8、导体表面注入施主杂质Nd（如P）→半导体表面净掺杂浓度↓→表面更容易反型→VT↓施主注入剂量（单位面积注入的离子数）注入前的阈值电压2912.3阈值电压修正离子注入调整VT:注入杂质分布1、Delta函数型分布2、阶跃函数型分布3、高斯函数型分布：更接近实际情况，分析较复杂。