В идеале конфигурация МОПТ должна обеспечивать полный контроль заряда в канале зарядом на затворе.

В идеале конфигурация МОПТ должна обеспечивать полный контроль заряда в канале зарядом на затворе. В значительной степени это определяется геометрической конфигурацией транзистора. Для того чтобы охарактеризовать степень идеальности транзистора, часто используют понятие электростатического качества (electrostaticintegrity).

Электростатическое качество выражается в степени выполнения двух следующих требований:

1) каждый заряд на затворе индуцирует заряд в канале;

2) заряд в стоке не должен влиять на заряд в канале.

В реальных транзисторах с любой технологической нормой эти требования не выполняются в полной мере. Этому мешают следующие факторы:

1)Заряд в обедненной области и на поверхностных состояниях. В контексте управляемости тока заряды легирующих примесей в обедненной области являются паразитными. Тем не менее, для транзисторов, изготовленных по объемной технологии, заряд обедненного слоя устранить невозможно, поскольку он является фактором, обеспечивающим необходимую электростатику;

2)Геометрический фактор. Часть силовых линий от затвора уходит в сторону и индуцирует дополнительный паразитный заряд на краях. Возникает также паразитная электростатическая связь (взаимная емкость) между затвором и стоком, каналом и стоком. Особенно существенны такие эффекты в современных короткоканальных транзисторах, в которых все более значительной становится роль краевых эффектов.

Математическое выражение электростатического качества в планарной структуре выражается условием (приближение плавного канала)

                            .                                  (

Одним из путей борьбы с геометрическими эффектами является переход от неидеальных планарных структур к объемным. Речь идет о необходимости максимально окружать активную область кремния затворами непланарной конфигурации структуры (triplegate, П-gate, Qgate) (см. также п. 8.12).

 

5.7. Геометрические эффекты порогового напряжения

В идеальных (длинноканальных) МОПТ пороговое напряжение VTне зависит от длины канала и является локальной характеристикой, т.е. определяется локальными значениями параметров, например, . Для коротких и узких каналов существенную роль начинают играть краевые эффекты. Часть силовых линий от затвора уходит на края и/или на другие электроды. В этом случае количество заряда в канале и, соответственно, пороговое напряжение становятся глобальной характеристикой всего транзистора  и зависит, в частности, от длины канала и конфигурации стока.

Приближение плавного канала в этом случае работает плохо, и нужно вносить поправки. Одна из главных поправок состоит в том, что вместо условия локальной электрической нейтральности нужно записывать условие глобальной (интегральной) электронейтральности.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector