第12章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入ppt课件

1、第12章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入n第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入12.1 非理想效应非理想效应n12.1.1 亚域值电导n第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入()exp()1 exp()(12.1)GSDSDeVeVIsubkTkTn第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n12.1.2 沟道长度调制效应(12.2)sfppaxeN ()(12.3)spfpDSaxVeN(sat)(sa

2、t)(12.4)sfpDSDSfpDSaLVVVeN (sat)(12.5)DSDSDSVVVn第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入E( )(12.6)sdxdxsat(12.7)aseN xEE 2sat1( )(12.8)aseN xxEdx LE xC 2sat()()(sat)(12.9)2aDSDSseNLVELV2satsat2(12.8)2saEeN(sat)(sat)(12.10)sfpDSDSfpDSaLVVVeN (12.11)DDLIILLn第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半

3、导体场效应晶体管：概念的深入n12.1.3 迁移率变化eff11(max)(12.12)2SDnsEQQeffeff00(12.13)EEn第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n12.1.4 速度饱和(sat)(12.14)DSDSGSTVVVVox()()(12.15)DGSTsatIsatWCVVveff1/2effsat(12.16)1()Evox(12.17)mssatgWC vsat(12.18)2TvfLn第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n12.1.4 弹

4、道输运长沟器件：Ll短沟器件：Ll弹道输运，统计规律不再适用弹道输运，统计规律不再适用高速器件高速器件n第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入12.2 MOSFET按比例缩小理论按比例缩小理论n12.2.1 恒定电场按比例缩小2 ()(12.19)biDDaVVxeN22oxoxoxox()()(12.20)22()()nnDGTGTIVVkVVWt LktkL 常数n第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入器件和电路参数器件和电路参数比例因子比例因子比例参数比例参数器件尺寸器

5、件尺寸k掺杂浓度掺杂浓度1/k电压电压k器件参数效应器件参数效应电场电场1载流子速度载流子速度1耗尽区宽度耗尽区宽度k电容电容k漂移电流漂移电流k电路参数效应电路参数效应器件密度器件密度1/k功耗密度功耗密度1器件功耗器件功耗k电路延时电路延时k功率延时功率延时kn第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n12.2.2 阈值电压-一级近似oxox(max)2(2)22(12.21)SDafpTNFBfpFBfpQeNVVVCCn12.2.3 全部按比例缩小理论n第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场

6、效应晶体管：概念的深入12.3 阈值电压的修正阈值电压的修正n12.3.1 短沟道效应oxox(max)2(12.22)TNSDssmsfptVQQ2111(12.25)2dTjxLLrLLrB(12.24)2adTLLQLeN xox2111(12.27)adTdTTjeN xxrVCLr B2111(12.26)dTadTjxrQeN xLrn第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n12.3.2 窄沟道效应0(12.29)BBBQQ

7、Q0(12.30)BadTQeN WLx(12.31)BadTdTQeN Lxx01(12.32)BBBadTadTdTdTadTQQQeN WLxeN LxxxeN WLxW ox(12.33)adTdTTeN xxVCWn第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入12.4 附加电学特性附加电学特性n12.4.1 击穿电压栅氧化层击穿沟道雪崩击穿寄生晶体管击穿源漏穿通效应oxoxoxCtn第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应

8、晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n12.4.3 通过离子注入进行阈值调整离子注入工艺：被注入的杂质原子首先被离化，通过电场加速获得高能量(25-200keV)。离子的穿透深度通常小于1um，离子注入时，晶体严重损伤，必须用退火工艺修复损伤。低剂量：调节器件特性 高剂量：形成欧姆接触n第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n12.4.3 通过离子注入进行阈值调整ox(12.39)ITeDVC22()(12.40)2sIdT

9、fpsaasexxNNeN最大空间电荷宽度：0ox(12.41)ITTeDVVC()(12.42)IsaIDNNx0000ox2(12.43)adTTFBfpeN xVVCn第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入nE 12.70.35ms40.86sfpdTaxumeN 0oxITTeDVVVC ln0.29fpiNVn 82(max)1.4 10 C/cmSDadTQeN x10-29210 cm8 10 C/cmssQ ox0oxox(max)2(max)20.96SDssTmsfpSDssmsfpQQtVQQVC2cmID 施主n第第12章章 金属金属-氧化物氧化物-半导体场效应晶体管：概念的深入半导体场效应晶体管：概念的深入n12.370.32ms 40.1sfpdTaxum