半導(dǎo)體器件原理與工藝器(編輯修改稿)
2025-09-12 01:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0),(),()(),()(),(),(),(yxnNnyxNyxyxnnccccdxyxnyxyQqdxyxnqyQdxyxndxyxnyx????N+ N+ L x y 半導(dǎo)體器件 有效遷移率 1 ? 與柵電壓有關(guān) )(10TGn VV ??? ???VG越大 ?有效遷移率越小 半導(dǎo)體器件 平方律理論 ? 非飽和區(qū)電流電壓方程 ? 薩方程 (SPICE一級(jí)模型 ) ? 基本假定 : ① 襯底均勻摻雜。 ②長(zhǎng)溝道器件，溝道兩端的邊緣效應(yīng)以及其他短溝道效應(yīng)不起作用；溝道寬度遠(yuǎn)大于溝道長(zhǎng)度，與溝道電流垂直方向上的兩側(cè)邊緣效應(yīng)也不予考慮。 ③反型層內(nèi)載流子遷移率等于常數(shù)。 ④二氧化硅層電荷面密度 QOX等于常數(shù)。 ⑤忽略漏區(qū)、源區(qū)體電阻及電極接觸電阻上的電壓降。 ⑥忽略源、漏 PN結(jié)及場(chǎng)感應(yīng)結(jié)的反向漏電流。 ⑦強(qiáng)反型近似條件成立。 ⑧溝道導(dǎo)通時(shí)漂移電流遠(yuǎn)大于擴(kuò)散電流。 ⑨緩變溝道近似條件成立，即與 Si/SiO2界面垂直方向電場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)值遠(yuǎn)大于溝道流動(dòng)方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值。 ⑩忽略表面耗盡區(qū)電荷面密度沿溝道電流流動(dòng)方向的變化 。 半導(dǎo)體器件 平方律理論 1 ① 引用歐姆定律，列溝道電流密度方程。 ?? ????????iixnw xncnyncdxyxnqyQd x d zyxndyydVqIdyydVyxnqEyxnqyxJ00 0),()(),()()(),(),(),(???dyydVyWQInnc)()(??半導(dǎo)體器件 平方律理論 2 ② 給出強(qiáng)反型表面勢(shì)的表達(dá)式 柵下半導(dǎo)體表面不同位置上的表面勢(shì)不一樣 表面耗盡區(qū)最大電荷面密度 : 假定 10: )(2s i n yVVV BSFpv ??? ?? ? 21))(2(2 yVVNqQ BSFpAsBM ???? ??? ? 21))0(2(2 VVNqQ BSFpAsBM ???? ??? ? 21)2(2 BSFpAs VNq ??? ??半導(dǎo)體器件 平方律理論 3 (3)求 Qn(y) 半導(dǎo)體器件 平方律理論 4 ④ 求 ID 0~L積分 : 半導(dǎo)體器件 平方律理論 5 Qn(L)=0 表示溝道漏端夾斷 夾斷點(diǎn)移動(dòng)到 L’處 : 半導(dǎo)體器件 平方律理論 6 ? 當(dāng) VDSVDsat時(shí)，超過(guò) VDsat那部分外加電壓降落在夾斷區(qū)上。 ? 夾斷區(qū)是已耗盡空穴的空間電荷區(qū)，電離受主提供負(fù)電荷，漏區(qū)一側(cè)空間電荷區(qū)中的電離施主提供正電荷。 ? 漏區(qū)和夾斷區(qū)沿 y方向看類(lèi)似于一個(gè) N+P單邊突變結(jié)。 ? 當(dāng)夾斷區(qū)上電壓降增大時(shí)，夾斷區(qū)長(zhǎng)度擴(kuò)大，有效溝道長(zhǎng)度縮短。 ? 對(duì)于長(zhǎng)溝道 MOSFET，未夾斷區(qū)的縱向及橫向的電場(chǎng)和電荷分布基本上與 VDS=VDsat時(shí) 相同 , 漏極電流恒定不變，這就是電流飽和。 2)(2 TGSD s a tVVI ?? ?半導(dǎo)體器件 半導(dǎo)體器件 體電荷理論 ? 假設(shè) 10不成立時(shí) 210210)2(2)2(2)())(()()(?????????????????????FAsTFAsTATGSoxNqNWqNyWWyWqNVVCyQ????????半導(dǎo)體器件 飽和區(qū)特性 ? 實(shí)際應(yīng)用的 MOSFET，在飽和區(qū)工作時(shí)漏極電流都是不完全飽和的。 ? ID隨 VDS增加而緩慢上升 ? 兩種機(jī)理解釋?zhuān)? ?溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng) ?漏溝靜電反饋效應(yīng) 半導(dǎo)體器件 溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng) ? VDSVDsat時(shí)，漏端夾斷 。 當(dāng) L較短時(shí)： 定義溝道長(zhǎng)度調(diào)制系數(shù)： 半導(dǎo)體器件 漏溝靜電反饋效應(yīng) ? 對(duì)于制造在低摻雜村底上的 MOSFET，若源漏間距比較小，人們發(fā)現(xiàn)它的動(dòng)態(tài)輸出電阻比具有同樣幾何結(jié)構(gòu)，但制造在高摻雜襯底上的 MOSFET的動(dòng)態(tài)輸出電阻低得多。對(duì)于這一現(xiàn)象，只是用溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)已無(wú)法解釋?zhuān)仨毧紤]同時(shí)存在著的其他作用 —— 漏場(chǎng)對(duì)溝道區(qū)的靜電反饋。 ? 漏溝靜電反饋效應(yīng)是指襯底低摻雜，溝道又比較短的情況下．漏襯 PN結(jié)耗盡區(qū)寬度以及表面耗盡區(qū)厚度與幾何溝道長(zhǎng)度可比擬時(shí)，漏區(qū)和溝道之間將出現(xiàn)明顯的靜電耦合，漏區(qū)發(fā)出的場(chǎng)強(qiáng)線中的一部分通過(guò)耗盡區(qū)中止于溝道。 半導(dǎo)體器件 漏溝靜電反饋效應(yīng) 1 ? 外加附加源漏電壓將在漏 PN結(jié)耗盡區(qū)靠近漏區(qū)邊界附近及溝道分別感應(yīng)出正負(fù)電荷，溝道中電子數(shù)量增加導(dǎo)致電阻減小，因而電流隨之增大。 半導(dǎo)體器件 擊穿特性 ? 漏源擊穿電壓 BVDS 1．柵調(diào)制擊穿 2．溝道雪崩倍增擊穿 3．寄生 NPN晶體管擊穿 4．漏源穿通 半導(dǎo)體器件 擊穿特性 1 ? 柵調(diào)制擊穿 ? BVDS受 VGS控制 半導(dǎo)體器件 擊穿特性 2 ? 溝道雪崩倍增擊穿 半導(dǎo)體器件 擊穿特性 3 ? 寄生 NPN晶體管擊穿 半導(dǎo)體器件
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