MOS晶体管基本特性表征

1、上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司Grace Semiconductor Manufacturing Corporation1 ConfidentialMOSFET Basic Characterization(MOS晶体管基本特性表征晶体管基本特性表征)Wenyu Gao2008/04/18上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司Grace Semiconductor Manufacturing Corporation2 Confidential1.MOSFET的的特性曲线特性曲线与与特征参数特征参数2.短沟效应短沟效应(SCE & RSCE) 3.窄沟

2、效应窄沟效应(NWE & RNWE)与与STI寄生晶体管寄生晶体管上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司Grace Semiconductor Manufacturing Corporation3 ConfidentialC-V 特性曲线特性曲线1.N-type, P-type; majority-carrier(多多子子), minority-carrier(少子少子).2.Accumulation(积累积累), depletion(耗耗尽尽), inversion(反型反型)。DBSGN+ polyPWeeehhh-N+ polyPWeeee+hN-N+ polyPW

3、eee+hhhNMOSFETNMOS CapacitorN+ polyPWGBBGCpolyCoxCsiN+ polySDE orLDDSpacerPWN+N+S/DN-N-gate oxide上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司Grace Semiconductor Manufacturing Corporation4 ConfidentialC-V 特性曲线特性曲线-cont11.Poly 等效厚度与其掺杂浓度有关，一般等效厚度与其掺杂浓度有关，一般Lmin器件便于电路设计器件便于电路设计；机理是机理是Pocket注入和注入和B横向扩散。横向扩散。SCE1.Vth随沟道缩短

4、而变小；随沟道缩短而变小；2.机理是机理是SDE pn结自建电场引起的结自建电场引起的耗尽层；耗尽层；3.SDE 越深，越深，SCE越严重；越严重；4.一般要求一般要求Vth(Lrule-1)/Vth(Lrule) 90%。Vth(L=10um)-VthmaxVth(rule-1)Vth(rule)0.18um tech.上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司Grace Semiconductor Manufacturing Corporation14 ConfidentialCD ctrl 与短沟效应与短沟效应SCE越小、越小、CD ctrl越好，越好，Lg(nom)就可以越小

5、，就可以越小，Idsat就可以更大。就可以更大。练习：一个产品的电路设计时器件尺寸选在练习：一个产品的电路设计时器件尺寸选在Lg(nom)(绿园圈绿园圈所示所示), 1.红线工艺红线工艺和黑线工艺比较，和黑线工艺比较，CD ctrl一定，产品有何优点？一定，产品有何优点？2.蓝线工艺蓝线工艺和和红线工艺红线工艺比较，比较， CD ctrl一定，产品有何优点？一定，产品有何优点？Ioff限定时限定时: Lg(nom) = Lg(min)+CD ctrl上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司Grace Semiconductor Manufacturing Corporation15

6、 Confidential1.MOSFET的的特性曲线特性曲线与与特征参数特征参数2.短沟效应短沟效应(SCE & RSCE) 3.窄沟效应窄沟效应(NWE & RNWE)上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司Grace Semiconductor Manufacturing Corporation16 ConfidentialNWE & RNWE1.NWE 主要是针对主要是针对LOCOS隔离器件而言，原因是隔离器件而言，原因是Bird beak 下面栅氧下面栅氧较厚，掺杂较重。较厚，掺杂较重。2.RNWE是对是对STI隔离器件隔离器件(特别是特别是NMOS)而言，主要原因是而言，主要原因是STI corner电场增强电场增强。 3.Vth(Wmin)/Vth(W=10) ?上海宏力半导体制造有限公司上海宏力半导体制造有限公司Grace Semiconductor Manufacturing Corporation17 ConfidentialSTI Parasitic Transistor1.除了除了RNWE, STI 寄生管还会引起寄生管还会引起“double hump”效应，继而引起效应，继而引起Ioff增增加加;2.Double hump在衬底加压和高温下更加在衬底加压和高温下更加明显。