【正文】 差不多一半由感應(yīng)產(chǎn)生 ， 另一半由擴散形成 。 故器件的有效溝道長度為 ， L39。 ? ?? ?MTTTT ??????????121020??MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 61 遷移率的退化（續(xù)） 通常 ， fv采用如下公式 ， 式中 ， Vc是臨界電壓 ， Vc=?ctox， ?c是臨界電場 ， ?c=2?105 V/cm 。 ?Cgs = W?LdiffCox ?Cgd = W?LdiffCox 式中 Cox是單位面積電容 。 結(jié)論 : 所以 ， 在實際情況中 ， 需要一個很厚的氧化區(qū)和一個注入?yún)^(qū) ，給工藝制造帶來了新的問題 。 下面具體討論二階效應(yīng)在各方面的表現(xiàn) 。 MOSFET的噪聲 (續(xù) ) MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 39 MOSFET尺寸按比例縮小 (Scalingdown) MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 40 MOSFET尺寸縮小對器件性能的影響 ? MOSFET特性 ： ?非飽和區(qū) ? ? 飽和區(qū) ? ? ?????? ??? 2dsdsTgsoxds 21 VVVVLWtI??? ? 2Tgsoxds 2 VVLWtI ?? ??MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 41 結(jié)論 1： L ? ? Ids ? tox? ? Ids ? L? + tox? ? Ids ? ? 減小 L和 tox引起 MOSFET的電流控制能力提高 結(jié)論 2： W? ? Ids? ? P? 減小 W引起 MOSFET的電流控制能力和輸出功率減小 結(jié)論 3： ( L? + tox?+W?)?Ids=C ? AMOS? 同時減小 L， tox和 W， 可保持 Ids不變，但導(dǎo)致 器件占用面積減小，電路集成度提高。 要想把 P型變?yōu)?N型 ， 外加電壓必須補償這兩個費米能級之差 。 MOS電容是變化的 ， 呈凹谷狀 ， 從 Cox下降到最低點 ， 又回到Cox。 電容曲線出現(xiàn)了凹谷形 ， 如 圖 。 這時 ， 在 Si表面 ， 電子濃度與空穴濃度 相等 ， 成為本征半導(dǎo)體 。 0?dsdsdVdI? ? 2Tgsoxoxds m a x 21 VVLWtI ?????MOS的伏安特性 —漏極飽和電流 MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 9 MOSFET特性曲線 ? 在非飽和區(qū) ? 線性工作區(qū) ? 在飽和區(qū) (Ids 與 Vds無關(guān) ) . MOSFET是 平方律 器件 ! I d sV d s0線性區(qū)飽和區(qū)擊穿區(qū)11 bVaI gsCVds ds ???? ?22 Tgsds VVaI ??MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 10 MOSFET電容的組成 MOS電容是一個相當復(fù)雜的電容 ， 有多層介質(zhì)： ? 首先 ， 在柵極電極下面有一層 SiO2介質(zhì) 。 一個電容器結(jié)構(gòu) ： 柵極與柵極下面的區(qū)域形成一個電容器 ， 是 MOS管的核心 。 這些正電荷在數(shù)量上與柵極上的負電荷相等 ， 于是在 Si表面和柵極之間 ， 形成了平板電容器 ， 其容量為 ， 通常 ， ?ox=??104 F/cm2； A是面積 ， 單位是 cm2； tox是厚度 ， 單位是 cm。 隨著反型層的形成 ， 來自柵極正電荷發(fā)出的電力線 ， 已部分地落在這些電子上 ， 耗盡層厚度的增加就 減慢 了 ， 相應(yīng)的 MOS電容 CSi的減小也減慢了 。 共價鍵就來不及瓦解 ， 反型層就無法及時形成 ， 于是 ， 電容曲線就回到 Cox值 。 然而 ，L?的增大使得漏極耗盡層寬度有所增加 ， 增大了結(jié)電容 。 圖 MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 33 圖 某一 CMOS工藝條件下， NMOS閾值 電壓隨源極 襯底電壓的變化曲線 MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 34 MOSFET的溫度特性 MOSFET的溫度特性主要來源于溝道中載流子的遷移率 181。 2) 減小 SiO2介質(zhì)的厚度 tox。 在版圖中 ， 凡是沒有管子的地方 ， 一般都是場區(qū) 。 Bird beak的形狀和大小與氧化工藝中的參數(shù)有關(guān) ， 但是有一點是肯定的 ， 器件尺寸 ， 有源區(qū)的邊沿更動了 。 1） 特征遷移率 ?0 ?0與制造工藝密切相關(guān) 。 一般來講 ， N型 Si的 ?0遠大于 P型 Si的 ?0。 我們隱含地假定 ， 所有的電場效應(yīng)都是正交的 。 但是當溝道長度L5?后 ， VT降低是極其明顯的 ， 如圖所示 。 這時 ， 電子濃度和空穴濃度相等 。 但當電場增強時 ， 這個差距就縮小 ， 當電場強到一定程度 ， N管與 P管達到同一飽和速度 ， 得到同一個 ?值 。 然而 ， 電場 E有水平分量和垂直分量 ， 因而 ?將隨 Ev， Eh而退化 。另外 ， 柵極長度 L不等于原先版圖上所繪制的 Ldrawn， 也減小了 ， 如圖所示 。 ? ?FPSaSioxFPFBT UqNCVV ?????? 2212 ?MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 55 另外 ， 人們又在氧化區(qū)的下面注入稱為場注入?yún)^(qū) （ field implant） 的P+ 區(qū) ， 如下圖所示 。 Pa ram ete r 參數(shù) 變化因子 備注 Volt age 電壓 1/ ? Circ uit den sit y 電路密度 ?2 L ? ? W ? Dev ice c urre nt 器件電流 1/ ? Po w er 功率 1/ ?2 Ids? ? Vds? Cap acit ance 電容 1/ ? Dela y 溝道延遲 1/ ? Line res ista nce 連線電阻 ? Line cap acita nce 連線電容 1/ ? Line res pons e tim e 連線響應(yīng)時間 1 RL? ? CL? Fig ure of m erit ?0 優(yōu)值 ?2 ? 1/L2 MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 51 Scalingdown的三種方案 (續(xù) ) MOSFET特征尺寸按 ?(?1)縮減的眾多優(yōu)點： ? 電路密度增加 ?2倍 ? ? VLSI, ULSI ? 功耗降低 ?2倍 ? ? 器件時延降低 ?倍 ?器件速率提高 ?倍 ? 線路上的延遲不變 ? 優(yōu)值增加 ?2倍 這就是為什么人們把 MOS工藝的特征尺寸做得一小再小，使得 MOS電路規(guī)模越來越大， MOS電路速率越來越高的重要原因。 閃爍噪聲的等效電壓值可表達為 K2是一個系數(shù)，典型值為 3?1024V2F/Hz。 MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 28 VT的組成 ? 概念上講 , VT就是將柵極下面的 Si表面從 P型 Si變?yōu)?N型 Si所必要的電壓 。 又 ， 柵極與漏極擴散 區(qū) ， 柵極與源極擴散區(qū)都存 在著某些交迭 ， 故客觀上存 在著 Cgs和 Cgd。 oxSioxSiCCCCC???MOS電容 —耗盡層電容特性 (續(xù) ) MOSFET 補充內(nèi)容 ? 2022/2/14 17 MOS