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1、短沟道效应 1 阈值电压漂移 LargeL S D SmallL D S S D控耗尽区 S D控耗尽区 rj For5 effectisnegligible Butat0 5 VT0reducedto0 43from0 76volts VT0 0 33V 沟道变窄 例题 Weconsiderann channelMOSprocesswiththefollowingparameters substratedopingdensityNA 1016cm 3 polysilicongatedopingdensityND gate 21020cm 3 gateoxideticknesstox 50nm
2、 oxide interfacefixedchargedensityNox 4 1010cm 2 sourceanddraindiffusiondopingdensityND 1017cm 3 Inaddition weassumethatthechannelregionisimplantedwithp typeimpurities impurityconcentrationNI 2 1011cm 2 Moreover thejunctiondepthofthesourceanddraindiffusionregionsisxj 1 0mm Wecanobtain VT0 0 855V DVT
3、0 Where DVT0 0 343 L mm 0 724 1 2xdD xDd 0 13 0 76 VDS 2 高场效应 沟道方向电场 漏端峰值电场可达到106V cm 2 高场效应 碰撞电离 氧化层充电 2 高场效应 衬底电流 3 DrainInducedBarrierLowering DIBL 源漏距离减小 漏电压使源势垒降低 亚阈电流增加 亚阈电流栅控灵敏度 4 穿通 穿通 增加S D下方阱中的掺杂水平 降低空间电荷区宽度 大角度B离子注入 5 寄生晶体管效应 例题 计算氧化层中辐射电离造成阈值电压的漂移量 短沟道器件的判据 LDD结构 LDD工艺 CMOS结构 TheCMOSInve
4、rter Advantages lowpowerconsumption goodnoiseimmunity Vin 0 PMOSFETisonNMOSFETisoffVout VDD Vin VDD PMOSFETisoffNMOSFETisonVout 0 CMOS及其闩锁效应 Latch up闩锁效应 Thecauseoflatch upistheactionoftheparasiticp n p ndiode whichconsistsofalateralp n pandaverticaln p nbipolartransistors inthewellstructure 可控硅的电流增
5、益等于两个晶体管的共发射极增益的乘积 一旦变成低阻态 将有很大的电流通过 称之为闩锁效应 不稳定因素 如瞬时电流 电离辐射在阱和衬底中引起的横向电流 双极晶体管的发射极基极正偏都可激活寄生的可控硅开关形成闩锁 要求 寄生晶体管的增益小 寄生电阻小 Themethodsofavoidinglatch up ReducingthecurrentgainsparasiticBJT Adeeperwellstructure Usingaheavilydopedsubstrate Withthetrenchisolationscheme 栅氧化层厚度 为降低SCE效应 栅氧化层要尽可能薄 但需要考虑可靠
6、性 最大电场取Fowler Nordheim F N 隧穿开启电场的80 即5MV cm的80 为4MV cm例如 工作电压2 5V最大电场4MV cm所以氧化层厚度Xox 2 5V 4MV cm 65 栅的介电性能及失效 介质失效 L 0 75umXox 300 D SXj 0 25 mP polyNdwell 3E16Vt 0 15SubVtSlope 130mV dec RochesterInstituteofTechnology MicroelectronicEngineering 7 22 94Electronbeamdirectwriteonwafer nwellprocess5E12dose P PolyGatePMOS shallowBF2D Simplant noVtadjustimplant
