MOSFET器件回顾与展望_上_

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1、趋势与展望Outlook&featuresSTMOSFET器件回顾与展望(上)肖德元1,夏青2,陈国庆1(1.中芯国际集成电路(上海)有限公司存储器技术发展中心,上海201203;2.上海第二工业大学,上海201209）摘要：简述了MOSFET器件工作原理，回顾了器件发展历程，列出亟待解决的器件工艺问题以及面临的挑战。关键词：金属氧化物半导体场效应晶体管；微电子技术；发展历程与挑战中图分类号：TN386.1文献标识码：A文章编号：1003-353X(2006)11-0805-05HistoryandPerspectiveofMOSFET（I）XIAODe-y

2、uan1,XIAQing2,CHENGuo-qing1(1.MemoryTechnologyDevelopmentCenter,SemiconductorManufacturingInternational(Shanghai)Corporation,Shanghai201203,China;2.ShanghaiSecondPolytechnicUniversity,Shanghai201209,China)Abstract:AbriefintroductionoftheoperationprincipalontheMOSFETdevicewasgiven.T

3、hehistoryandthemostimportantachievementsontheMOSFETdeviceandprocessingwerelisted.ThegreatchallengesandthesolutionstotheMOSFETwerealsodescribed.Keywords:MOSFET；microelectronics；developmentcoursesandchallenges1引言唯一电流是反向漏泄电流。MOSFET的电流之所以存在，是由于反型层以及与氧化层-半导体界面相自MOSFET器件研制成功后，其得到了迅猛发邻的沟道

4、区中的电子或空穴的流动。这些电流横向展并且成为微处理器与存储器等先进集成电路中最流过硅表面的反型层。以n沟道器件为例，增强型重要的器件，主导了集成电路和微芯片的命运。这MOSFET的含义为氧化层下面的半导体衬底在零栅归功于MOSFET能轻易地缩小器件尺寸，并且在相压时不是反型的，需要加正的栅偏压才能使之反同的设计规范下，比双极型晶体管占用空间小。随型，而耗尽型MOSFET在零栅压时沟道就已经存之发展起来的CMOS平面工艺最大的好处是适合于在，只要在漏端加上正偏压，反型层电子就会从源大规模生产，因而成本低。目前商用数字处理单元流向漏端，电流的大小可以由加在栅上

5、的电压来控大多采用CMOS工艺。随着CMOS技术的进步，制。CMOS技术的应用已从数字电路扩展到模拟/混合信在理想化条件下推导出的n沟MOSFET特性,其号及射频电路,并在传统以双极型、GaAs、SiGe器总漏极电流I随电压变化关系[1]D件为主的高速模拟电路领域占有一席之地。2MOSFET器件工作原理MOSFET是由一个MOS电容与两个背靠背相接的pn结所构成。当栅上不加电压时，源-漏电极相当于两个背靠背连接的pn结，能从源流到漏端的式中：L为沟道长度；W为沟道宽度；μ为电子nNovember2006SemiconductorTechnologyVol.3

6、1No.11805T趋势与展望SOutlook&features迁移率；C=ε/d，为单位面积的栅极电容（ε做在绝缘介质上，故输入阻抗可高达109～1015Ω，oox为绝缘体电容率；d为绝缘体厚度）；V为栅偏而双极型晶体管为103Ω量级，即使是小电流注入oxG压；ψ为半导体的肖特基势垒高度；V为电源电的超β管，只能达106Ω；⑵噪声系数小。MOSBD压；ε为半导体电容率；e为电子电荷；N为衬场效应管属于多数载流子工作，不存在双极型晶体sA底掺杂浓度。管中由于少数载流子产生-复合起伏引起的散粒噪由上式可知要提高器件驱动电流I（以提高器声，NF可小到0.5dB；

7、⑶低功耗，有利于大规D件速度），可通过缩短沟道长度L或增加迁移率与模集成；⑷温度稳定性好。多子器件，其电学栅极电容值（减少栅氧化层的厚度或提高绝缘层介特性随温度变化小，对放大性能影响小；⑸抗辐电常数）来实现。关态下的泄漏电流I随V的照能力强。因为不存在少子寿命受辐照而下降的问offT减小而增大；最大饱和漏电流（I）随（V-题。场效应晶体管的缺点：工艺清洁度要求较高dsatGV）2而增大；功耗与V×I成正比；待机功（栅氧化层）；速度比双极型晶体管低（现也在TDdsat耗与V×I成正比。提高）。图1为当代典型的n型沟道MOSFET器Doff件透视图。3MOSFE

8、T器件发展历程L早在20年代就有人提出场效应思想，加