微电子技术学科前沿-FinFET-SiGe.ppt

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1、微电子技术前沿—微电子中的人类智慧深掏滩，低垒堰云盘山--三星堆--金沙--望帝/从帝--都江堰古蜀文化是人类文明的宝贵财富因势利导，化不利为有利--造就了成都平原的富庶在微电子技术中，到处闪耀着人类智慧能攻心则侧反自消,自古知兵非好战不审势则宽严皆误,后来治蜀要深思本课尝试：1.介绍有关微电子技术的更广泛的知识2.介绍一些重要器件与电路发明的思路希望大家不仅仅是从专业上理解本课内容微电子技术前沿—微电子中的人类智慧Fin-FETBackgroundFirstdevelopedbyChenming

2、HuandcolleaguesattheUniversityofCaliforniaatBerkeley,whichattemptstoovercometheworsttypesofshort-channeleffectencounteredbydeepsubmicrontransistors.Fin-FETBackgroundThesekindsofeffects(SCE)makeitharderforthevoltageonagateelectrodetodepletethechannelun

3、derneathandstoptheflowofcarriersthroughthechannel–inotherwords,toturnthetransistorOff.Gatecan’tcontroltheleakagecurrentpathsthatarefarfromthegateIntroductiontoDouble-GateThegatecontrolsathinbodyfromtwosides.Double-GateMOSFETStructureoptionsDouble‐Gate

4、vs.Tri‐GateFETDouble‐Gatevs.Tri‐GateFETTheDouble‐GateFETdoesnotrequireahighlyselectivegateetch,duetotheprotectivedielectrichardmask.AdditionalgatefringingcapacitanceislessofanissuefortheTri‐GateFET,sincethetopfinsurfacecontributestocurrentconductionin

5、theONstate.Fin-FETStructureEvolutionIntelTri-GateTransistorIntelTri-GateTransistorGATEFIN微电子中的人类智慧窄禁带异质源漏区MOSFET结构SiGe源区SiGe漏区Si衬底SiGe源漏区MOSFET带来的器件性能改善1.消除闭锁效应闭锁条件：βPNP*βNPN≧1窄禁带异质源漏区MOSFET的寄生BJT的发射极为异质结，其异质结的β与同质结β的关系为：从上看出，窄禁带异质材料的禁带越窄与相对应的衬底材料的禁带宽

6、度差ΔEg就越大，其就会越小。由此可得出，窄禁带异质发射结具有低β的特点。2.消除寄生BJT对MOS器件耐压的影响由于寄生双极晶体管的存在，使得MOSFET的源漏击穿电压BVDS由寄生BJT的BVCEO决定。寄生BJT的BVCBO与BVCEO之间的关系为：SiGe发射区HBT的应用1).SiGe源区功率MOS/IGBT2).SiGe源区CMOS3).SiGe阳极LIGBT4).SiGe快恢复二极管HBTHeterojunctionBipolarTransistor异质结双极型晶体管HBT的背景随着

7、现在微波通讯技术的不断发展，人们要求通讯频及带宽越来越高。同时，也在不断寻找低功耗、低成本、低噪声的器件。当前，Si器件技术占据大规模集成电路的主流，其价格低廉、集成度高、技术成熟，但是由于通讯频率的不断升高，客观上要求Si器件越做越小，这在一定程度上受到技术和设备的限制，因此寻找新的器件材料成为迫切的要求。HBT的背景普通双极型晶体管要作到超高速和超高频一般是较困难的超高速晶体管应当是发射区掺杂浓度低,基区掺杂浓度高,而且hFE也适当高的一种晶体管采用禁带较基区材料要宽的半导体做发射区,能做出超

8、高速,超高频的双极晶体管半导体异质结由两种基本物理参数不同的半导体单晶材料构成的晶体界面(过渡区)不同物理参数包括:禁带宽度(Eg),功函数,电子亲和势,介电常数等基区材料要禁带较宽的半导体做发射区根据半导体材料禁带宽度的不同，可分为宽禁带半导体材料与窄禁带半导体材料。若禁带宽度Eg＜2ev（电子伏特），则称为窄禁带半导体；若禁带宽度Eg=2.0--6.0ev，则称为宽禁带半导体。宽禁带半导体材料具有禁带宽度大、击穿电场强度高、饱和电子漂移速度高、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强