場(chǎng)效應(yīng)器件物理--緒論(參考版)
2025-08-08 04:38本頁(yè)面
【正文】 ? 器件：小尺寸器件輸運(yùn)理論、器件模型、結(jié)構(gòu)、可靠性。 場(chǎng)效應(yīng)器件發(fā)展 新器件 1 2022/8/24 XIDIAN UNIVERSITY 23 ? intel公司微處理器的發(fā)展代表了晶體管新材料和新結(jié)構(gòu)的發(fā)展 ? 應(yīng)變硅 (Strained Silicon)技術(shù)（ 90nm開(kāi)始） ? HighK和金屬柵極（ 45nm開(kāi)始） ? 三柵 3D晶體管（ 22nm開(kāi)始） 場(chǎng)效應(yīng)器件發(fā)展 新器件 2 2022/8/24 XIDIAN UNIVERSITY 24 ? 應(yīng)變硅 (Strained Silicon)技術(shù)（ 90nm開(kāi)始） ? 在原子間距大的鍺硅上外延一層薄的原子間距小的硅 ? 硅原子在鍺原子之間力的作用下發(fā)生應(yīng)變，在平行襯 底平面的方向擴(kuò)張了原子間距，因而稱(chēng)為“應(yīng)變硅” ? 載流子 u及飽和速度均增加： ? 提高了晶體管的電流強(qiáng)度、運(yùn)行速度、芯片工作頻率 ? 測(cè)試顯示： ? 電子在應(yīng)變硅材料中的流動(dòng)速度要比在非應(yīng)變硅中快 70% ? 制成芯片后其運(yùn)行速度也要較非應(yīng)變硅制成的芯片快 35% ? 應(yīng)變硅是滿足 65nm以下工藝要求的一種高端硅基新材料 場(chǎng)效應(yīng)器件發(fā)展 新器件 3 2022/8/24 XIDIAN UNIVERSITY 25 ? HighK和金屬柵極（ 45nm開(kāi)始） ? 60nm工藝， CMOS的 SiO2厚度 = ? 隧穿電流非常嚴(yán)重， 103A/CM2, ? 1mm2這樣的薄柵氧，芯片的柵泄漏電流達(dá)到 10A，電池很快耗盡 ? 45nm采用 高 K新材料 +金屬柵 技術(shù) ? 柵極高 k絕緣介質(zhì)，可提高柵極電容 ? 鉿基材料 HfO2， 相對(duì)介電常數(shù) 24，是 SiO2的 6倍： 一 6nm厚的 HfO2產(chǎn)生的電容相當(dāng)于 1nm的 SiO2 ? HighK材料與多晶硅與柵兼容性差： 用硅化金屬電極 (Metal Gate)取代多晶硅。 場(chǎng)效應(yīng)器件發(fā)展 MOSFET 2022/8/24 XIDIAN UNIVERSITY 18 ? MOSFET發(fā)展比 JFET滯后： ? 工藝問(wèn)題，無(wú)法生長(zhǎng)高質(zhì)量的氧化層介質(zhì)薄膜 ? 60年代，高質(zhì)量絕緣介質(zhì)薄膜制作成功， MOSFET進(jìn)入使用階段 ? 60年代生產(chǎn)出的 MOSFET: ? 具有熱生長(zhǎng)的 SiO2絕緣層?xùn)拧⒃?、漏三電極， 與襯底摻雜類(lèi)型相反的 SD區(qū) ? MOSFET結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，功耗低，是現(xiàn)今 IC的核心器件 場(chǎng)效應(yīng)器件發(fā)展 MESFET 2022/8/24 XIDIAN UNIVERSITY 19 ? MESFET： ? 肖特基柵 FET， 66年發(fā)明 ? 半導(dǎo)體材料一般為 GaAs 電子遷移率比 Si大 5倍，峰值漂移速度比 Si大 1倍，速度快 ? 常作超高頻應(yīng)用。 ? 基本工作原理：上下耗盡區(qū)之間為導(dǎo)電溝道。 ? 場(chǎng)效應(yīng)：加在半導(dǎo)體表面上的垂直電場(chǎng)調(diào)制半導(dǎo)體電導(dǎo)率的現(xiàn)象。 ? 數(shù)字 IC:全是 MOSFET 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，芯片集成度高，功耗低，工藝規(guī)范 ? 模擬 IC: ? 最先使用的是 BT（因有高增益） ? CMOS模擬集成電路發(fā)展越來(lái)越快： ? MOSFET尺寸縮小，工作速度在提高， ? MOS器件能在更高的頻率下獲得增益，可和雙極器件相比擬； ? 工藝和尺寸功耗方面優(yōu)勢(shì)明顯，模擬 IC 中 MOS使用越來(lái)越普遍。 ? 發(fā)展共識(shí)： ? 單純依靠尺寸的等比例縮小，不足以滿足硅器件性能的持續(xù)增長(zhǎng) ? 需引入元素周期表中的新元素，研發(fā)新結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)器件性能提高 2022/8/24 XIDIAN UNIVERSITY 12 關(guān)于距離量級(jí)的感性認(rèn)識(shí) ? 微電子學(xué)： 研究電子在半導(dǎo)體和 IC
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1