l04小尺寸mosfet的特性-資料下載頁
2025-05-07 18:09本頁面
【正文】 pacitance C’G = CG/? 59/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律13 MOSFET 的 scaling 規(guī)則 3. 準(zhǔn)恒電壓 (QCV) scaling Generalized scaling Generalized Scaling Rule (1 ? ? ? ? ) (cont.) Drain current I’ = (?2/?)I Not valid for subthreshold region Current density (I’/A’) = ?2?(I/A) Channel resistance R’ = R/? Results (circuit performance) Circuit delay time (RC) ?’ = ?/(??) Power IV P’ = (?3/?2)P Power density P/A (P’/A’) = ?3(P/A) Heavy burden Circuit density CD CD’ = ?2CD Assumption Threshold voltage V’T = (?/?)VT More valid than in CE Buildin voltage V’bi V’DD Not valid 60/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律14 MOSFET 的 scaling 規(guī)則 3. 準(zhǔn)恒電壓 (QCV) scaling Generalized scaling Power Dissipation Problem 61/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律15 MOSFET 的 scaling 規(guī)則 4. 亞閾值 scaling (Subthreshold scaling) 強(qiáng)反型（ ON 態(tài)） IDS 可以 scaling： ?DSDS II ?39。 (CE scaling) ? ? DSDS II ?? 239。 ? (Generalized scaling) 弱反型（ OFF 態(tài)） IDSst 不能 scaling. 62/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律16 MOSFET 的 scaling 規(guī)則 4. 亞閾值 scaling (Subthreshold scaling) Subthreshold Scaling ?? 用亞閾特性（不變壞）作為準(zhǔn)則來 scaling 器件 長溝道 MOSFET： IDSst 基本上與 VDS 無關(guān)； 短溝道 MOSFET： IDSst 與 VDS 有關(guān) . 經(jīng)驗準(zhǔn)則 ?? 當(dāng) VDS 增加 V， IDSst 的增加 10%：長溝道 10%：短溝道 經(jīng)驗公式： ? ?? ? 3/1 2m i n DSoxj WWtxAL ??[?m] [197。] [?m] 197。?1/3 [?m] 長溝道 短溝道 63/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律17 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 1. xj xj ? RS , RD ? gD(線性 ), gm(飽和 ) ? 對策： 自對準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù) Salicide（ Selfaligned silicide） 64/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律18 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 2. tox FowlerNordheim 隧穿電流： ? ?oxox EBAEJ ?? e x p2要求： Jg Jpn 例如， Jgmax = 10?10 A/cm2，則 Eoxmax = MV/cm ? m a xm i n2oxBFBGSoxEVVVt ??? ~ 幾十 197。 65/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律19 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 2. tox Highk Gate Dielectric Highk dielectrics provide higher capacitance and reduced leakage EOT (Effective Oxide Thickness) kh ig hkh ig hS iO 2 tEO T???66/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律20 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 3. WS , WD (1) Nch 和 VT 的 scaling WS , WD ? NA ? oxBBFBT CQVVV ??? 2VT ? 或至少不上升 ? NA ? VT ? Scaling 困難 解決方法 ?? Nonuniform doping (Retrograded well doping) NA x Nch Nsub dch x Nch dch Ex dmax oxBsFBT CQVVV ???強(qiáng)反型定義： Vs = 2VB,ch 2/1ln221ln2 ?????? ???? s u bichss u boxichFBT qNnNqkTqNCnNqkTVV ?67/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律21 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 3. WS , WD (2) Eymax 漏結(jié)擊穿 ~ MV/cm 漏端熱載流子效應(yīng)要求 Eymax ? MV/cm Scaling 措施： LDD 68/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律22 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 4. 現(xiàn)狀和未來 45 nm HK + MG SiGe S/D (Strained Si) HighK layer Metal gate Copper /LowK M8 810nm M7 560nm M6 360nm M5 280nm M4 240nm M3 160nm M2 160nm M1 160nm Lowk Cu Layer Pitch 69/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律23 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 4. 現(xiàn)狀和未來 Planar CMOS Transistor Scaling DST (Depleted Substrate Transistor) 70/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律24 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 4. 現(xiàn)狀和未來 SOI MOSFET DST (Depleted Substrate Transistor) Fully Depleted (FD) SOI MOSFET Lg = 65 nm 75 mV/dec 95 mV/dec 71/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律25 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 4. 現(xiàn)狀和未來 NonPlanar CMOS Transistors Double Gate FinFET TriGate Transistor 72/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律26 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 4. 現(xiàn)狀和未來 The Ideal MOS Transistor 73/74 MOSFET的按比例縮小規(guī)律22 Scaling 的限制及對策（新結(jié)構(gòu)） 4. 現(xiàn)狀和未來 晶體管尺寸持續(xù)快速縮小 74/74 It’s the end of this course, but not the end of semiconductor devices.
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