【正文】 。 實際上 ， 在許多場合 ， 源極與襯底并不連接在一起 。 圖 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。 載流子的遷移率隨溫度變化的基本特征是： T? ? 181。 C ?VT?的變化與襯底的雜質(zhì)濃度 Ni和氧化層的厚度 tox有關(guān) (Ni ?, tox?) ? ??VT(T)? ? ? ?Tgsoxm VVLWtg ???? MOSFET的噪聲 MOSFET的噪聲來源主要由兩部分： ? 熱噪聲 (thermal noise) ? 閃爍噪聲 (flicker noise， 1/fnoise) MOSFET的噪聲 (續(xù) ) ? 熱噪聲是由溝道內(nèi)載流子的無規(guī)則熱運動造成 的，通過溝道電阻生成熱噪聲電壓 veg(T， t)，其等效電壓值可近似表達為 f為所研究的頻帶寬度 , T是絕對溫度 . ? 設 MOS模擬電路工作在飽和區(qū) , gm可寫為 所以， 結(jié)論： 增加 MOS的柵寬和偏置電流，可減小器件的熱噪聲。 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。 ? 電路設計時， 增加柵長 W，可降低閃爍噪聲。 這一特征在考慮振蕩器電路方案時必須要給予重視 。 總結(jié)論： 縮小 MOSFET尺寸是 VLSI發(fā)展的總趨勢 ！ MOSFET尺寸縮小對器件性能的影響 ? 減小 L引起的問題： L??Vds=C ? (Ech?， Vdsmax?) 即 在 Vds?Vdsmax=VDD不變的情況下 ， 減小 L將導致?lián)舸╇妷航档?。 降低電源電壓的關(guān)鍵： 降低開啟電壓 VT MOSFET尺寸縮小對器件性能的影響 圖 柵長、閾值電壓、與電源電壓 L(?m) 10 2 VT(V) 79 4 1 VDD(V) 20 12 5 VT的功能與降低 VT的措施 VT的功能： 1) 在柵極下面的 Si區(qū)域中形成反型層； 2) 克服 SiO2介質(zhì)上的壓降 。 2) 減小 SiO2介質(zhì)的厚度 tox。 ?Ids： Ids(Vgs) ?R： Ids(Vds)， Rmetal， RpolySi， Rdiff ?C： Cgs， Cgd， Cds， Cgb， Csb， Cdb， Cmm， Cmb ?Cg = Cgs+Cgd+ Cgb , 關(guān)鍵電容值 ?? ?????? ??????oxgdgsg tLWCCCL ?? MOSFET的動態(tài)特性，亦即速度，取決于 RC網(wǎng)絡的充放電的快慢，進而取決于 ?電流源 Ids的驅(qū)動能力，跨導的大小， ?RC時間常數(shù)的大小， ?充放電的電壓范圍，即電源電壓的高低。 ??????? ?????????oxgdgsgox ) , ,( tLWCCCtWL ?MOSFET的動態(tài)特性和尺寸縮小的影響 } MOSFET尺寸 按比例縮小的 三種方案 1) 恒電場 (constant electrical field) 2) 恒電壓 (constant voltage) 3) 準恒電壓 (Quasiconstant voltage) Scalingdown的三種方案 (續(xù) ) 采用恒電場 CE縮減方案 , 縮減因子為 ?(1)時 , 電路指標變化 。 MOS器件的二階效應 隨著 MOS工藝向著亞微米 、 深亞微米的方向發(fā)展 ，采用簡化的 、 只考慮一階效應的 MOS器件模型來進行電路模擬 ， 已經(jīng)不能滿足精度要求 。 二階效應出于兩種原因： 1) 當器件尺寸縮小時 ， 電源電壓還得保持為 5V， 于是 ，平均電場強度增加了 ， 引起了許多二次效應 。 下面具體討論二階效應在各方面的表現(xiàn) 。 事實并非如此 ，真正器件中的 L、 W并不是原先版圖上所定義的 L、W。 圖 L和 W的變化 (續(xù) ) 通常 ， 在 IC中各晶體管之間是由場氧化區(qū) （ field oxide） 來隔離的 。 場是由一層很厚的 SiO2形成的 。 因為 MOS管的開啟電壓為 ， 對于 IC中的 MOS管 ， SiO2層很薄 ， Cox較大 ， VT較小 。 這里寄生的 MOS管永遠不會打開 ， 不能形成 MOS管 (如圖 )。 這樣 ， 在氧化區(qū)下面襯底的 Na值 較大 ， 也提高了寄生 MOS 管的開啟電壓 。如果沒有這個 P+注入?yún)^(qū) ， 那么 ， 兩個 MOS管的耗盡區(qū)很靠近 ， 漏電增大 。 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 。 然后 ， 再以這個斑區(qū)作為 implant mask，注入 P+區(qū) 。 然而 ，在氧化過程中 ， 氧氣會從斑區(qū)的邊沿處滲入 ， 造成了氧化區(qū)具有鳥嘴形 （ bird beak） 。 器件的寬度不再是版圖上所畫的 Wdrawn， 而是 W， W = Wdrawn?2?W 式中 ?W就是 bird beak侵入部分 ， 其大小差不多等于氧化區(qū)厚度的數(shù)量級 。 L和 W的變化 (續(xù) ) 另一方面 ， 那個注入?yún)^(qū)也有影響 。 同時 ， 擴散電容也增大了 ， N+區(qū)與 P+區(qū)的擊穿電壓降低 。 Ldrawn是圖上繪制的柵極長度。 Lfinal = Ldrawn?2?Lpoly L和 W的變化 (續(xù) ) ? 尺寸縮小的原因是在蝕刻（ etching）過程中，多晶硅（ Ploy）被腐蝕掉了。 ?Cgs = W?LdiffCox ?Cgd = W?LdiffCox 式中 Cox是單位面積電容