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同时 Rsub 不为零→寄生晶体管基极电势增高
发布日期:2019-11-27

  适用尺度案牍 半二复习笔记 1.1 MOS 布局 1. 费米势:禁带核心能级(EFi)取费米能级(EF)之差的电势暗示 2. 概况势:半导体概况电势取体内电势之差,体内 EFi 和概况 EFi 之差的电势暗示 3. 金半功函数差 4. P 沟道阈值电压 出色文档 适用尺度案牍 注 意 ifn 是个负值 1.3 MOS 道理 1. MOSFET 非饱和区 IV 公式 2. 跨导定义:VDS 必然时,漏电流 ID 随 VGS 变化率,反映了 VGS 对 ID 的节制能力 3. 提高饱和区跨导路子 出色文档 适用尺度案牍 4.衬底偏置电压 VSB0,其影响 5. 背栅定义:衬底能起到栅极的感化。VSB 变化,使耗尽层宽度变化,耗尽层电荷变 化;若 VGS 不变,则反型沟道电荷变化,漏电流变化 1.4 频次特征 1. MOSFET 频次要素:①沟道载流子的沟道运输时间(凡是不是次要的要素) ②栅电容充放电需要时间 2. 截止频次:器件电流增益为 1 时的频次 高频等效模子如下: 出色文档 适用尺度案牍 栅极总电容 CG 看标题问题所给前提。 若为抱负,CgdT 为 0,CgsT 约等于 Cox,即 CG=Cox; 非抱负环境即栅源、栅漏之间有交叠,发生寄生电容:①CgdT 的 L 为交叠部门长 度 ②CgsT 的 L 为 L+交叠部门长度(CgsT=Cgs+Cgsp)。 3. 提高截止频次路子 1.5 CMOS 1.开关特征 出色文档 适用尺度案牍 2.闩锁效应过程 2.1 非抱负效应 1. MOSFET 亚阈特征 ① 亚阈值电流:弱反型态:势垒较低→电子有必然几率越过势垒→构成亚阈值电 流 ② 关系式: ③ 注:若 VDS4(kT/e),最初括号部门≈1,IDsub 近似取 VDS 无关 ④ 亚阈值摆幅 S:漏电流减小一个数量级所需的栅压变化量,S 是量化 MOS 管可否 随栅压快速关断的参数。 出色文档 适用尺度案牍 ⑤ 快速关断:电流降低到 Ioff 所需 VGS 变化量小。因而 S 越小越好 ⑥ 亚阈特征的影响:开关特征变差:VGS=0 时不克不及抱负关断;静态功耗添加 ⑦ 办法:提高关断/待机形态下器件的阈值电压 VT(如通过衬底和源之间加反偏 压,使 VT 添加)、减小亚阈值摆幅 2. 沟长调制效应(VDS↑? ID↑) ① 机理 抱负长沟:L`≈L,导电沟道区的等效电阻近似不变,饱和区电流饱和;现实器件(短 沟):L` L ,导电沟道区的等效电阻减小,拉菲平台注册开户,ID 添加, ② 夹断区长度 ③ 批改后的漏源电流 ④ 影响要素 衬底浓度 N 越小? ΔL 的绝对值越大? 沟道长度调制效应越显著; 沟道长度 L 越小? ΔL 的相对值越大? 沟道长度调制效应越显著 3. 迁徙率变化 出色文档 适用尺度案牍 ① 概念:MOSFET 载流子的迁徙率抱负环境下:近似为;现实受沟道内电场的 影响,迁徙率非。VGS↑→垂曲电场↑→漂移活动的电子更接近于氧化层和半导体的界 面→概况散射加强,载流子的概况迁徙率μ下降 ② 影响:漏电流、跨导随栅压添加而添加的趋向减缓 4. 速度饱和 ① 概念:E 较低时,μ为,半导体载流子漂移速度 v 取沟道标的目的电场 E 反比; E 较高时,达到一临界电场 EC 时,载流子漂移速度 v 将达到饱和速度 vSat,使载流子的μ 下降 ② 影响:使电流饱和 缘由: ③ 易发生环境:短沟器件,U 大 L 小,E 大,易达到饱和 Ec ④ 考虑速度饱和后的饱和漏源电流 ⑤ 跨导:取偏压、沟长无关 ⑥ 截止频次:取偏压无关 5. 弹道输运 特点:① 沟道长度 L0.1μm,小于散射平均程 ② 载流子从源到漏活动大部门没有一次碰撞 ③ 高速器件:不经散射的速度大于履历散射的平均漂移速度 非弹道输运特点:沟道长度 L0.1μm,大于散射平均程;载流子从源到漏运 动需颠末多次散射;因履历多次散射,载流子活动速度用平均漂移速度表征 2.2 按比例缩小 按比例缩小的参数: 器件尺寸参数(L,tox,W,xj):k 倍 出色文档 适用尺度案牍 浓度(Na,Nd):1/k 倍 电压 V:k 倍 电场 E: 1 倍 耗尽区宽度 Xd: k 倍 电阻 R(取 L/W 成反比):1 倍; 总栅电容(取 WL/tox 成反比): k 倍 漏电流 I(取 WV/L 成反比): k 倍 2.3 阈值电压调整 1. 短沟道效应(L↓? VT↓) ① 概念:跟着沟长 L 变短,栅压 VG 可控空间电荷区仅仅为下方梯形→可控耗尽层 电荷占耗尽层越来越少→使得可控 Qsd 变小,VT 下降 ② 影响要素:a.L↓ → VTN↓ b.Na↑ → VTN↓ c. VDS0 → 漏衬 n+p 反偏压↑ → Qsd↓ → VTN↓ d. VSB↑ → VTN↓(ΔVT 绝对值更大,使 VT 全体减小) 2. 窄沟道效应(W↓? VT↑) 概念:概况耗尽层正在宽度标的目的将存正在横向展宽现象→VGS 感化下要发生两头矩形和 两侧的耗尽层电荷→W 越小,不异偏压 VG 下能用来节制下方矩形部门的电压 V 越少→VT 随 W 的↓而增大 出色文档 适用尺度案牍 3. 离子注入调整 ① 道理:通过离子注入手艺向沟道区注入杂质 a.p 型衬底概况注入受从杂质(如 B)→半导体概况净浓度 Na ↑→ /Q`SDmax/↑→概况更难以反型→VT↑ b. p 型衬底概况注入施从杂质(如 P)→半导体概况净浓度 Na ↓→ /Q`SDmax/↓→概况更容易反型→VT↓ ② 离子注入关系 P 型衬底插手受从杂质: 2.4 击穿特征 1. 栅氧化层击穿 ① 概念:VGS↑ →氧化层电场强度 Eox≥临界电场强度 EB,氧化层发生介电击穿, 栅衬短,栅电流发生 ② 影响要素:静电使栅两侧呈现电荷堆集,易发生强电场使之击穿 ③ 办法:a.设想和利用做好防静电办法 b.进行电设想 2. 漏衬 pn 结雪崩击穿(沟道未构成) ① 概念:结反偏压 VDS 大到一临界值 BVDS ,发生雪崩击穿 ② 雪崩击穿:载流子从大 E 获得大能量,取晶格原子碰撞 →共价键断裂,发生电 子空穴对 →发生的电子空穴也会从 E 获得能量,继续碰撞→发生大量的电子被漏极收集(加 入 ID),发生击穿,发生的空穴注入衬底(发生 Isub) 出色文档 适用尺度案牍 ③ 影响要素:a.击穿电压 BVnp,其为轻侧浓度 Na 的函数 b. MOSFET 漏衬 PN 结的 BVDSBVnp:耗尽区的电场正在拐角处(棱角 电场)容易集中,大于平面处电场 3. 沟道雪崩倍增效应(VGSVT) ① 概念:发自 S 端的载流子,构成电流 IS, 进入沟道区,受沟道 E 的加快→正在 D 端附近发生雪崩倍增→发生的电子被漏极收集(插手 ID),发生的空穴注入衬底(发生 Isub) ② 影响要素:a. VDS 越大,E 越强,越容易诱发倍增 b. VGS 越大,沟道载流子数越多,倍增越快,BVDS 越小 4. 寄生晶体管击穿(雪崩击穿正反馈) ① 概念 前提:MOSFET 存正在寄生的双极型晶体管 雪崩击穿→存正在衬底电流 Isub,同时 Rsub 不为零→寄生晶体管基极电势增高,使 源衬结正偏→电子由沉掺源区扩散至衬底,一部门电子插手 ID 使 ID↑→雪崩击穿加剧(正 反馈) ② 易发生环境:短沟高阻衬底的 MOSFET 出色文档 适用尺度案牍 a.短沟,基区较窄,注入沟道区的电子易被漏极收集,同时漏结附近的 E 较强, 倍增效应强 b.高阻,Rsub 大 ③ 办法:沉掺衬底 5. 源漏穿通效应(短沟器件) ① 概念:漏衬结的空间电荷区扩展至和源衬结空间电荷区相接→导致源端和源漏 之间半导体的势垒高度降低→电子逾越势垒高度由源区注入到源漏之间半导体区的几率增 加 ② 影响:a. VGS=0 时,源和沟道区势垒高度被拉更低→源区电子注入到沟道区数 量增加→亚阈值电流添加 b. VDS↑→源和沟道区势垒高度降低→ID 指数↑→栅压节制器件 ID 能 力下降 ② 易发生环境:短沟高阻衬底的 MOSFET ③ 办法:增大栅氧下方会发生穿通效应的衬底浓度 NB、增大 VSB 6. LDD 布局的 MOSFET ① 定义:轻漏布局(Lightly Doped Drain) ② 概念:正在沟道的漏端及源端添加低区,降低沟道端口处的浓度及 浓度的分布梯度 ③ 感化:降低沟道中漏附近的电场,提高器件的击穿电压 2.5 辐射效应取热载流子效应 1. 辐射效应 ① 概念:x 射线、γ射线 中的电子-空穴对打开,同时发生自 由电子和空穴 ② 影响: a.发生氧化层电荷 b.发生界面态 出色文档 适用尺度案牍 c. 辐射总剂量越大,曲线斜率小,亚阈值摆幅增大 2. 热载流子效应 ① 热载流子定义:热载流子无效温度 Te 高,若温度为 T,则平均能量(kTe) 大于晶格能量(kT)的载流子。MOSFET 的热载流子,从 VDS 发生的 E 获得能量 ② 影响 a.热载流子(能量高)越过 Si-SiO2 界面势垒注入到 SiO2 层中→被氧化层陷 阱俘获,氧化层电荷变化 b.热载流子越过界面,会打开 Si-O 键,发生界面态,使界面圈套电荷变化 c.概况散射加强,使迁徙率下降 d.被栅极收集,构成栅电流 ③ 特点:是持续过程、易发生于短沟器件 ④ 办法:采用轻漏布局(LDD) 缘由:漏区浓度较低且分布梯度较缓,电力线不易集中,沟道中漏附近的 电场降低;减缓热载流子的发生;减缓雪崩击穿效应,寄生双极晶体管击穿效应 3.1 JFET 场效应管取 MESFET 1. MESFET 根基布局 2. 肖特基二极管特点 出色文档 适用尺度案牍 ① 反向饱和电流数量级更高 ② 多子器件,无扩散电容无少子存储效应,开关特征好 3.2 JFET 抱负曲流特征 1. 内建夹断电压 Vp0:沟道夹断时栅结总压降, Vp0? 0 2. 夹断电压 Vp:沟道夹断时的栅源电压,按照沟道类型可正可负 3. 曲流特征 ① 近似公式: 漏电流 ,IDSS 为 VGS=0 时的沟道 ② 阈电流: ,为 JFET 正在 VGS,Vbi 均为 0 时的 最大漏电流,无空间电荷区 留意上式和 Nd 相关,即漏电流取浓度成正相关;因而跨导 gm 也取浓度正 相关 3.3 JFET 等效电和频次 1. 提高 fT 的方式 ① 减小栅长 ② 降低栅电容 出色文档 适用尺度案牍 ③ 添加跨导 ④ 提高迁徙率 2. 二维电子气:2DEG 指正在两个标的目的上能够,而正在第三个标的目的上的活动遭到限 制的电子群 3.4 高电子迁徙率晶体管 1. 量子阱布局 2. HEMT 器件布局 测验时只需要自上而下画出:源栅漏、n-AlGaAs、(I-AlGaAs 隔离层)I-GaAs、sub-GaAs 即可拿满分 隔离层感化:削弱电离杂质的库仑力对电子的影响,如许能更进一步提高电子迁徙率 3. GaN 材料劣势 ① 宽禁带,温度不变性、辐射不变性好 ② BV 高,高功率 ③ ΔEC 高,构成高二维电子气浓度 ④ 热导率高 出色文档

  半导体器件物理II必背公式 考点摘要_物理_天然科学_专业材料。半导体器件物理II必背公式 考点摘要