Канал Mppz7

да провежда практически занятия по дисциплината

"Физика на наноразмерни полупроводникови структури"

C7. MOSFET дължина на канала

C7.1 Различни дефиниции на дължината на канала

C7.2 Извличане на ефективна дължина на канала

C7.3 Метод на импеданса на канала

C7.4 Физическо значение на ефективната дължина на канала

C7.5 Повърхностно съпротивление в инструменти с къс канал

C7.6 Съпротивление на модулиран обогатяващ слой с гейт

C7.7 Тълкуване

въз основа на точката на инжектиране

C7.8 Влияние на CPI

Дължината на канала е ключов MOSFET параметър, използван за планиране на производителността на веригата, дизайн на FQF и корелация между модел и експеримент. Този семинар е посветен на разглеждането на различни дефиниции на дължината на MOSFET канала, неговата физическа интерпретация и извличане от експеримента.

C7.1 Различни дефиниции на дължината на канала

Могат да се използват различни числа, за да се опише дължината на MOSFET, например дължина на маската

, дължина на затвора, дължина на металургичния канал, ефективна дължина на канала. Въпреки че всички те са свързани помежду си, връзката им е силно зависима от процеса.

Ориз. C7.1 Дефиниции и връзка между различните представяния на дължината на канала.

Фигура C7.1 показва схематично как се определят различните дължини на канала.

има дължина на маската според модела за ецване на полисилиций. Пренася се върху плочата каточрез литография и ецване. В зависимост от вариациите в процесите на литография и ецване,може да бъде по-дълъг или по-къс от. Има и разрешение за процес, свързано с. Следователно, за една и съща проектиранастойностможе да варира от чип до чип, от вафла до вафла, отпарти до парти. Въпреки чее важен параметър за процеса на контрол и наблюдение, няма лесен начин да се направят голям брой от неговите измервания. Обикновеносе измерва със сканиращ електронен микроскоп (SEM) и само понякога от край до край на подложката. Прецизното измерване насъщо е трудно, тъй като профилът на ецване на полисилиций не е вертикален и измерената стойностможе да се отнася както за горния, така и за долния размер на затвора.

се определя като разстоянието между металургичните връзки на източника и дренажа върху повърхността на силикона. В съвременния CMOS процес, областите на източника и дренажа се самоподравняват по отношение на полисилициевия гейт чрез извършване на имплантиране на сорс и дрейн след моделиране на гейт. В резултат на това има силна корелация междуи. Обикновенопо-късс определено количество поради надлъжното разпространение на имплантирането и процеса на надлъжна дифузия на областите на източника и поглъщането. Прецизното физическо измерванена реален хардуер е много трудно. Обикновеносе използва само в 2D модели при проектиране на устройства с къс канал. Въпреки това е трудно да се дефинира, когато се работи с устройства със скрит канал или ретрограден канален профил с нулева повърхностна концентрация, където няма металургичен преход на повърхността на силикона.

Ефективната дължина на канала

се различава от всички останали дължини на канала, обсъдени по-горе, по това, че се дефинира от гледна точка на някои от електрическите характеристики на MOSFET и не е физически параметър.По същество

е мярка за това колко ток, управляван от затвора, генерира MOSFET и следователно е по-подходящ за модели на вериги.позволява голям брой автоматични измервания, тъй като товаколичеството може да бъде извлечено от електрически измервания на ток през електродите.

За нано-CMOS технологията е важно да се прави разлика между различните понятия за дължина на канала. Грешките могат да бъдат значителни, тъй като отклоненията в литографията и ецването, изчерпаната ширина на кръстовището и надлъжната дифузия на дренажа и източника стават значителни части от дължината на канала.

C7.2 Извличане на ефективна дължина на канала

Основата на дефиницията

се крие във факта, че съпротивлението на MOSFET канала в линейната област или в областта на малки отмествания на дренажа е пропорционално на дължината на канала, както показва израз (3.6.4):

(C7.1)

където

е линейно екстраполираното прагово напрежение ие ефективната подвижност.е капацитетът на затвора;е слабата функция. За различнистойностиса различни, но се предполага, че са свързани спостоянноотклонение на дължината на канала:

. (S7.2)

Всички отклонения на литографията и ецването, както и надлъжното разпространение по време на имплантиране и дифузия на дрейн-източник, са концентрирани в

. Предположението, че отклонението на дължината на канала е постоянно, е правилно, когато дължината на канала не е твърде малка. Въпреки товаможе да зависи от ширината на линията, когатодостигне границата на разделителна способност на литографското оборудване, използвано в процеса.

В най-простата схема за извличане, дължината на канала

се измерва за редица устройства с различни. Въз основа на изрази (C7.1) и (C7.2), зависимостта наотза дадене представена от права линия, която пресича оста x, даваи следователно. На практика обаче трябва да се изследват два проблема за устройства с къс канал. Първото от тях е серийното съпротивление дрейн-източник. Второто е CKE, което води до зависимостотв (C7.1).

C7.3 Метод на импеданса на канала

Ефектът на серийното съпротивление дрейн-източник се изследва с помощта на еквивалентната схема на фигура C7.2. Предполага се, че съпротивлението на източника

и съпротивлението на изтичанесвързват вътрешния MOSFET с външните клеми, към които се прилагат напреженияи. Вътрешните напреженияисе прилагат към вътрешния MOSFET. Могат да бъдат записани следните отношения:

(C7.3)

. (S7.4)

Както е показано на фиг. C7.2, вътрешността на истинско устройство с паразитно съпротивление е еквивалентна на вътрешен транзистор със заземен източник с

ина портата и дренажните електроди и обратно предубеденона субстрата.

---