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文档简介

MOS场效应晶体管,一、实物图例 二、MOS管的原理及特性 三、Scaling 的限制及对策,主要内容,MOS实物,芯片中肉眼看不见的MOS管,一、MOSFET原理及特性,L ：沟道长度,W ：沟道宽度,tox ：绝缘层厚度,整体结构（N沟道）,MOS场效应晶体管的四种基本类型,耗尽型：场效应管没有加偏置电压时，就有导电沟道存在,增强型：场效应管没有加偏置电压时，没有导电沟道,工作原理,当vGS0时,无导电沟道， d、s间加电压时，也无电流产生。,当0vGS VT 时,产生电场，但未形成导电沟道（感生沟道），d、s间加电压后，没有电流产生。,当vGSVT 时,在电场作用下产生导电沟道，d、s间加电压后，将有电流产生。,vGS越大，导电沟道越厚,VT 称为开启电压,（1）vGS对沟道的控制作用,（2）vDS对沟道的控制作用,靠近漏极d处的电位升高,电场强度减小,当vGS一定（vGS VT ）时，,vDS, iD,沟道电位梯度,整个沟道呈楔形分布,当vDS增加到使vGD=VT 时，在紧靠漏极处出现预夹断。,在预夹断处：vGD=vGS-vDS =VT,MOSFET的特性曲线,转移特性曲线反映 VDS 为常数时，VGS 对 ID 的控制作用，可由输出特性转换得到。转移特性曲线中，ID = 0 时对应的 VGS 值，即开启电压 VGS(th) 。,输出图形曲线分为三个部分：可变电阻区，饱和区，击穿区。,输出特性曲线,MOS的缩小,集成电路上可容纳的电晶体（晶体管）数目，约每隔24个月便会增加一倍 。,速度功耗集成度功能价格/ 功能,器件尺寸缩小带来一系列问题,器件尺寸的缩小 1.各种多维及非线性效应：表面能级量子化效应、隧穿效应、 短沟道效应、窄沟道效应、漏电流 2.严重影响了器件性能 器件隔离区所占芯片面积相对增大 1.寄生电容增加 2.影响了集成度及速度的提高,MOS尺寸缩小的限制与对策,新结构+新材料,1 Xj xjRS, RDgD(线性),gm(饱和) 对策：自对准金属硅化物技术Salicide（Self-aligned silicide）,2 tox,通常漏电流最大不能超过0.1nA。 此时二氧化硅的最小厚度为几十埃,2 tox,H-k 电解质可以提高电容量和减小漏电流,等效氧化层厚度EOT(Effective Oxide Thickness) EOT= tH-k,3 SD耗尽层厚度,(1) WS
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