集成电子学(第六章)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,六,六,章,章,新,新,型,型,纳,纳,米,米CMOS,器,器,件,件,随,着,着,器,器,件,件,尺,尺,寸,寸,不,不,断,断,缩,缩,小,小,，,，,体,体,硅,硅CMOS,技,术,术,发,发,展,展,已,已,经,经,越,越,来,来,越,越,接,接,近,近,基,基,本,本,物,物,理,理,极,极,限,限,。,。,实,际,际,上,上,尺,尺,寸,寸,缩,缩,小,小,受,受,制,制,于,于,经,经,济,济,和,和,物,物,理,理,两,两,方,方,面,面,。,。,低,成,成,本,本,缩,缩,小,小,器,器,件,件,尺,尺,寸,寸,，,，,提,提,高,高,性,性,能,能,的,的,手,手,段,段,在,在,于,于,设,设,计,计,的,的,改,改,进,进,，,，,除,除,了,了,通,通,过,过,栅,栅,工,工,程,程,以,以,及,及,沟,沟,道,道,工,工,程,程,来,来,改,改,善,善,小,小,尺,尺,寸,寸,器,器,件,件,的,的,性,性,能,能,，,，,开,开,发,发,一,一,些,些,新,新,的,的,器,器,件,件,结,结,构,构,将,将,有,有,助,助,于,于CMOS,克,克,服,服,按,按,比,比,例,例,缩,缩,小,小,的,的,限,限,制,制,，,，,使,使CMOS,技,技,术,术,在,在,纳,纳,米,米,时,时,代,代,继,继,续,续,日,日,新,新,月,月,异,异,地,地,发,发,展,展,。,。,一、,新型衬,底,底结构,器,器件,SOIMOS器件,SOIMOSFET,是一种,采,采用,SOI(SiliconOnInsulator),衬底材,料,料制备,的,的器件,。,。,由于埋,氧,氧化层,的,的存在,，,，,SOI,电路寄,生,生电容,小,小，而,且,且易于,实,实现全,介,介质隔,离,离，避,免,免了闩,锁,锁效应,。,。,薄膜全,耗,耗尽,SOI,技术由,于,于实现,体,体反型,，,，载流,子,子迁移,率,率增大,，,，电流,驱,驱动能,力,力提高,，,，跨导,增,增强，,而,而且短,沟,沟道效,应,应小、,亚,亚阈值,斜,斜率陡,直,直，在,高,高速和,低,低压、,低,低功耗,电,电路中,有,有着广,阔,阔的应,用,用前景,，,，尤其,适,适于纳,米,米,CMOS,应用。,在器件,特,特征尺,寸,寸不断,缩,缩小的,情,情况下,，,，,SOI,技术的,优,优势愈,来,来愈突,出,出，已,成,成为未,来,来几代,IC,技术的,优,优选技,术,术。,体硅技,术,术在器,件,件特征,尺,尺寸缩,小,小到亚,100nm,以后，,为,为抑制,短,短沟效,应,应需要,采,采用多,种,种新的,工,工艺技,术,术，如,HALO,、,POCKET,注入，,超,超浅结,技,技术等,，,，随着,沟,沟道长,度,度的不,断,断缩小,，,，这些,技,技术的,实,实现，,尤,尤其是,横,横向沟,道,道工程,的,的实现,十,十分困,难,难，而,且,且会带,来,来器件,其,其他方,面,面性能,的,的损失,。,。,而薄膜,全,全耗尽,SOI,器件由,于,于采用,很,很薄的,硅,硅膜，,易,易于实,现,现超浅,结,结技术,，,，可以,很,很好地,抑,抑制短,沟,沟道效,应,应，避,免,免了体,硅,硅中复,杂,杂的超,浅,浅结形,成,成技术,及,及沟道,高,高掺杂,带,带来的,迁,迁移率,退,退化。,模型方,面,面，,UCBerkeley,大学开,发,发的,BSIMSOI,模型已,嵌,嵌入到,电,电路模,拟,拟软件,SPICE,中。,SOI,材料方,面,面，除,了,了以前,的,的注氧,隔,隔离,(SIMOX),技术和,键,键合减,薄,薄,(BONDED),技术，,近,近年来,还,还兴起,了,了智能,剥,剥离,(smart-cut),技术等,。,。,产品现,状,状，随,着,着美国IBM,公,公司、,我,我国台,湾,湾TSMC公,司,司宣布,提,提供SOI的,加,加工服,务,务，美,国,国AMD公司,宣,宣布100nm以后,的,的产品,全,全线SOI化,。,。,SOIMOS,器件特,性,性与器,件,件的硅,膜,膜厚度,紧,紧密相,关,关。根,据,据硅膜,厚,厚度和,硅,硅膜中,掺,掺杂浓,度,度的情,况,况，可,以,以将SOIMOS器,件,件分为,厚,厚膜器,件,件、薄,膜,膜器件,以,以及介,于,于两者,之,之间的,中,中等膜,厚,厚器件,。,。划分,的,的主要,依,依据是,栅,栅下最,大,大耗尽,区,区宽度,Xdm,。,。,对于厚,膜,膜器件,，,，硅膜,厚,厚度,tsi,大于于,2xdm,，即在,正,正背界,面,面形成,的,的耗尽,区,区之间,存,存在一,个,个中性,区,区域，,正,正背界,面,面之间,没,没有耦,合,合，这,种,种器件,一,一般又,称,称为部,分,分耗尽,器,器件。,当中,性,性体,区,区不,接,接地,处,处于,悬,悬浮,状,状态,时,时，,将,将出,现,现严,重,重的,浮,浮体,效,效应,，,，对,器,器件,和,和电,路,路性,能,能将,产,产生,较,较大,影,影响,。,。,对于,薄,薄膜,器,器件,，,，硅,膜,膜厚,度,度,小,小于,于,于xdm,，,，当,器,器件,开,开启,时,时，,硅,硅膜,处,处于,全,全耗,尽,尽状,态,态(,除,除去,由,由于,背,背栅,偏,偏压,使,使背,界,界面,处,处于,积,积累,或,或反,型,型情,况,况),，,，通,常,常将,这,这种,器,器件,称,称为,全,全耗,尽,尽器,件,件(FD)SOIMOS,。,。,全耗,尽,尽器,件,件器,件,件具,有,有较,高,高的,电,电流,驱,驱动,能,能力,，,，陡,直,直的,亚,亚阈,值,值斜,率,率，,较,较小,的,的短,沟,沟道,和,和窄,沟,沟道,效,效应,及,及Kink效,应,应。,SOICMOS,等比,例,例缩,小,小理,论,论,考虑,到,到对,器,器件,截,截止,态,态电,流,流的,限,限制,，,，要,使,使缩,小,小后,的,的器,件,件仍,具,具有,较,较好,的,的亚,阈,阈值,特,特性,，,，则,器,器件,的,的有,效,效沟,道,道长,度,度必,须,须大,于,于一,个,个最,小,小值,L,min,。,L,min,由器,件,件参,数,数,t,ox,、,x,j,，衬,底,底掺,杂,杂浓,度,度,N,A,和电,源,源电,压,压决,定,定，,L,min,和器,件,件参,数,数的,关,关系,如,如下,：,：,其中,，,，x,s,和x,D,分别,是,是源,、,、漏pn,结,结的,耗,耗尽,区,区宽,度,度。,针,针对,一,一定,工,工艺,，,，L,eff,，t,ox,和x,j,，以,及,及,V,DD,都是,固,固定,的,的，,则,则设,计,计者,只,只能,改,改变,衬,衬底,掺,掺杂,浓,浓度N,A,来满,足,足要,求,求，,即,即,这就,意,意味,着,着，,对,对于,的,的技,术,术，,在,在,1V,电源,电,电压,下,下，,衬,衬底,掺,掺杂,浓,浓度,要,要达,到,到,10,18,cm,-3,。,图6.1,说,说明,了,了衬,底,底掺,杂,杂浓,度,度对,体,体硅CMOS,亚,亚阈,值,值特,性,性的,影,影响,。,。针,对,对给,定,定的,器,器件,参,参数,则,时,时,不,不能,获,获得,满,满意,的,的亚,阈,阈值,特,特性,，,，掺,杂,杂浓,度,度必,须,须增,大,大到10,18,cm,-3,。,但是,提,提高,衬,衬底,掺,掺杂,浓,浓度,会,会增,大,大结,电,电容,，,，使,电,电路,速,速度,受,受到,影,影响,，,，另,外,外，,高,高掺,杂,杂浓,度,度使,表,表面,电,电场,增,增大,也,也会,影,影响,器,器件,性,性能,。,。,为了,克,克服,体,体硅,CMOS,按比,例,例缩,小,小过,程,程中,遇,遇到,的,的这,些,些问,题,题，,可,可以,使,使体,硅,硅,CMOS,在低,温,温下,工,工作,。,。如,果,果在,77K,下工,作,作，,对,对于,掺,掺杂,浓,浓度,为,为,10,17,cm,-3,的器,件,件，,也,也可,以,以获,得,得良,好,好的,开,开关,性,性能,。,。,另外,一,一种,解,解决,途,途径,是,是采,有,有薄,膜,膜全,耗,耗尽,（,（,FD,）,SOI,器件,图,6.2,示出,了,了,FDSOI,器件,的,的结,构,构。,由,由于,源,源、,漏,漏区,下,下面,是,是厚,的,的埋,氧,氧化,层,层，,使,使结,电,电容,极,极大,地,地减,小,小。,由于,采,采用,很,很薄,的,的硅,膜,膜，,在,在垂,直,直方,向,向的,电,电场,有,有很,大,大变,化,化，,引,引起,水,水平,方,方向,的,的电,势,势曲,率,率加,大,大，,因,因而,有,有助,于,于建,立,立起,电,电子,势,势垒,，,，防,止,止电,子,子从,源,源区,注,注入,到,到沟,道,道。,这,这样,，,，通,过,过改,变,变垂,直,直结,构,构控,制,制水,平,平方,向,向的,泄,泄漏,电,电流,。,。,对图,6.2,所示的,SOIMOS,器件结构,，,，硅膜中,的,的电势由,下,下述泊松,方,方程决定,：,：,求解上述,微,微分方程,是把求解,2D,泊松方程,简,简化为求,解,解沿硅膜,和,和栅氧化,层,层界面的,一,一维电势,分,分布。,关键是给,出,出硅膜和,埋,埋氧化层,背,背界面的,边,边条件。,不,不同的边,条,条件对电,势,势分布有,不,不同的影,响,响。,要减小水,平,平方向的,泄,泄漏电流,，,，需要较,大,大的源,-,沟道之间,的,的电势差,，,，即电势,水,水平方向,有,有较大的,曲,曲率。,由二维,泊松方程,看,看出,有两个途,径,径增大,电势水平,方,方向的曲,率,率：1、,提,提高沟道,区,区掺杂浓,度,度N,A,；2、通,过,过改变,来,来增,大,大水平方,向,向的电势,曲,曲率，也,就,就是要获,得,得一个陡,变,变的纵向,电,电场。,在漏电压V,D,较小时，,沿,沿x方向,（,（纵向）,的,的电势分,布,布可以用,简,简单的抛,物,物线函数,描,描述，即,其中参数,c,0,(y),、,c,1,(y),和,c,2,(y),仅仅是y,的,的函数。,要在垂直,方,方向求解,抛,抛物线函,数,数，至少,需,需要三个,条,条件，,正界面处,的,的电场由,栅,栅电压和,栅,栅氧化层,厚,厚度决定,，,，即,背界面处,的,的电场近,拟,拟为零：,式中,t,ox,为栅氧化,层,层厚度，,t,oxb,为埋氧化,层,层厚度。,sf,(y),为正表面,的,的电势分,布,布，,sb,(y),是背界面,电,电势分布,V,G,=V,G,-V,fb,f,V,sub,=V,sub,-V,fb,b,。,根据这三,个,个边条件,，,，电势可,以,以表示为,：,：,代入,2D,泊松方程,方程中，,并,并令x=0，得到,引入一个,参,参数,：,且有,可得,其中,叫做特征,长,长度。,(y),和,sf,(y),的差别是,一,一个与,y,无关的项,。,。,穿通电流,决,决定于沟,道,道中的最,小,小电势与,源,源端的电,势,势差。,可以通过,给,给定边界,条,条件唯一,求,求解上述,微,微分方程,。,。这个边,界,界条件是,源,源端（,y=0,）和漏端(,y=L,)的电势,：,：,得到,上述结果,用,用到的近,似,似条件主,要,要是在垂,直,直方向的,抛,抛物线电,势,势分布，,以,以及在背,界,界面电场,为,为零。,为了研究,SOIMOS,器件的穿,通,通特性，,需,需要找到,沟,沟道中的,最,最小电势,及,及其所在,位,位置，由,得到,如果沟道,长,长度,L,比特征长,度,度大得多,，,，则,exp(L/),1,，可以得,到,到最小电,势,势点的位,置,置,y,m,及最小电,势,势,min,，,要求,L/,尽可能大,，,，才能使,min,最小。,图,6.3,是对,SOIMOS,器件计算,的,的到的亚,阈,阈值特性,，,，有效沟,道,道长度都,是,是0.1,m。可,以,以看出，,通,通过减小,使,使,截至态特,性,性明显改,善,善。L和,的比值选,取,取与具体,应,应用有关,，,，不过一,般,般使,L/,10,即足以保,证,证获得较,好,好的亚阈,值,值特性。,图为SOI MOS,器件计算,的,的到的亚,阈,阈值特性,，,，其中分,别,别给出了,和,两种参数,对应的特,性,性,以上讨论,了,了,FD SOI MOSFET,按比例缩,小,小的规则,，,，引入特,征,征长度,作为缩比,参,参数。为,了,了获得较,好,好的亚阈,值,值特性，,必,必须使,L/,足够大。,对,对于给定,的,的,，增大掺,杂,杂浓度（,要,要保证在,规,规膜全耗,尽,尽范围）,，,，减小,S,和,D,也有助于,减,减小，但,是,是这个影,响,响很小，,而,而,是指数的,影,影响。为,了,了减小,，对深亚,微,微米,SOIMOS,器件必须,采,采用薄硅,膜,膜和很薄,的,的栅氧化,层,层，硅膜,的,的掺杂浓,度,度则根据,调,调节阈值,电,电压的需,要,要确定。,SOIMOS,器件的基,本,本特性,对比各种,类,类型的,SOI,器件和体,硅,硅器件特,性,性，全耗,尽,尽,SOIMOS,器件具有,突,突出优势,。,。以下分,析,析该器件,的,的阈值电,压,压、亚阈,值,值斜率、,短,短沟效应,、,、浮体效,应,应、边缘,寄,寄生管效,应,应以及自,加,加热效应,等,等。,(1)全,耗,耗尽SOI MOS短沟,道,道器件的,阈,阈值电压,求解二维,泊,泊松方程,，,，通过泊,松,松方程求,解,解得到电,势,势分布，,由,由此进一,步,步得到表,面,面势公式,，,，表面势,最,最低点等,于,于,2,F,时对应的,栅,栅压即为,阈,阈值电压,。,。,二维Poisson方程的,处,处理，主,要,要有两类,方,方法。,一类是格,林,林函数法,及,及其相关,算,算法，格,林,林函数法,是,是求解二,维,维泊松方,程,程的较为,精,精确的方,法,法，然而,公,公式过于,复,复杂，会,引,引入无穷,级,级数。,另一类方,法,法是利用,近,近似的边,界,界条件求,解,解泊松方,程,程，公式,简,简单，物,理,理意义清,晰,晰，可用,于,于计算阈,值,值电压、,亚,亚阈值斜,率,率、亚阈,值,值电流等,，,，而且便,于,于植入电,路,路模拟软,件,件。,本章主要,采,采用第二,类,类方法进,行,行讨论。,这,这一类方,法,法又可分,为,为两种，,一,一种是通,过,过对垂直,表,表面方向,的,的电势分,布,布作抛物,线,线近似，,进,进行二维,泊,泊松方程,的,的求解，,另,另一种是,用,用高斯箱,方,方法进行,准,准二维分,析,析。,抛,物,物,线,线,近,近,似,似,模,模,型,型,YOUNG,模,模,型,型,主,主,要,要,对,对,硅,硅,膜,膜,中,中,二,二,维,维,泊,泊,松,松,方,方,程,程,进,进,行,行,求,求,解,解,。,。,如,如,前,前,所,所,述,述,，,，,如,如,果,果,用,用,抛,抛,物,物,线,线,函,函,数,数,近,近,似,似,描,描,述,述,纵,纵,向,向,电,电,势,势,分,分,布,布,，,，,则,则,将,将,二,二,维,维,泊,泊,松,松,方,方,程,程,简,简,化,化,为,为,沿,沿,沟,沟,道,道,方,方,向,向,的,的,一,一,维,维,的,的,微,微,分,分,方,方,程,程,，,，,假,设,设,单,单,位,位,面,面,积,积,埋,埋,氧,氧,化,化,层,层,电,电,容,容,远,远,小,小,于,于,正,正,面,面,栅,栅,氧,氧,化,化,层,层,电,电,容,容,和,和,硅,硅,膜,膜,电,电,容,容,，,，,则,则,在,边,边,界,界,条,条,件,件,为,为,sf,(0)=,bi,，,sf,(L)=,bi,+V,D,情,况,况,下,下,求,求,解,解,可,可,得,得,通,过,过,微,微,分,分,得,得,到,到,表,表,面,面,最,最,低,低,电,电,势,势,最,低,低,电,电,势,势,点,点,在,在,沟,沟,道,道,中,中,所,所,处,处,位,位,置,置,y,f,min,为,：,：,对,于,于,长,长,沟,沟,道,道,器,器,件,件,，,，,1-exp(,f,),1,，,最,最,低,低,电,电,势,势,f,min,近,似,似,为,为,-,f,与,一,一,维,维,分,分,析,析,相,相,吻,吻,合,合,。,。,由,由,式,式,(6.21),可,见,见,，,，,当,当,exp(-,f,),趋,近,近,于,于,1,时,，,，,f,min,强,烈,烈,依,依,赖,赖,于,于,f,和,L,，,f,越,大,大,短,短,沟,沟,效,效,应,应,越,越,小,小,，,，,减,减,小,小,t,Si,和,t,ox,，,有,有,利,利,于,于,增,增,大,大,f,，,降,降,低,低,短,短,沟,沟,效,效,应,应,。,。,对,于,于,正,正,常,常,工,工,作,作,的,的,全,全,耗,耗,尽,尽,SOIMOS,器,件,件,，,，,正,正,面,面,沟,沟,道,道,应,应,该,该,先,先,于,于,背,背,面,面,沟,沟,道,道,导,导,通,通,，,，,定,定,义,义,时,时,对,对,应,应,的,的,栅,栅,压,压,为,为,阈,阈,值,值,电,电,压,压,，,，,可,可,得,得,器,器,件,件,的,的,阈,阈,值,值,电,电,压,压,。,。,上,述,述,分,分,析,析,中,中,，,，,仅,仅,在,在,硅,硅,膜,膜,中,中,求,求,解,解,二,二,维,维,泊,泊,松,松,方,方,程,程,，,，,未,未,考,考,虑,虑,埋,埋,氧,氧,化,化,层,层,的,的,影,影,响,响,。,。,研,究,究,表,表,明,明,，,，,在,在,短,短,沟,沟,道,道,和,和,埋,埋,氧,氧,化,化,层,层,较,较,厚,厚,的,的,器,器,件,件,中,中,，,，,埋,埋,氧,氧,化,化,层,层,中,中,的,的,二,二,维,维,电,电,场,场,效,效,应,应,对,对,正,正,面,面,表,表,面,面,势,势,的,的,影,影,响,响,较,较,大,大,，,，,电,电,荷,荷,共,共,享,享,效,效,应,应,更,更,为,为,明,明,显,显,，,，,直,直,接,接,影,影,响,响,到,到,正,正,面,面,阈,阈,值,值,电,电,压,压,，,，,导,导,致,致,亚,亚,阈,阈,值,值,斜,斜,率,率,和,和,泄,泄,漏,漏,电,电,流,流,增,增,大,大,。,。,可,可,以,以,通,通,过,过,在,在,埋,埋,氧,氧,化,化,层,层,中,中,求,求,解,解,拉,拉,普,普,拉,拉,斯,斯,方,方,程,程,来,来,分,分,析,析,埋,埋,氧,氧,化,化,层,层,的,的,影,影,响,响,。,。,更,更,为,为,精,精,确,确,的,的,方,方,法,法,是,是,同,同,时,时,在,在,衬,衬,底,底,区,区,求,求,解,解,二,二,维,维,泊,泊,松,松,方,方,程,程,，,，,也,也,就,就,是,是,说,说,将,将,SOI,器件,作,作为,三,三界,面,面器,件,件处,理,理，,关,关键,是,是对,不,不同,应,应用,背,背景,在,在计,算,算速,度,度和,情,情度,之,之间,折,折中,。,。,准二,维,维模,型,型,准二,维,维模,型,型是,指,指采,用,用准,二,二维,方,方法,，,，通,过,过在,图,图,6.4,所示,的,的高,斯,斯箱,沟,道,道耗,尽,尽区,中,中高,为,为,t,Si,，长,为,为,y,的长,方,方形,盒,盒子,中,采,采用,高,高斯,定,定律,，,，在,忽,忽略,沟,沟道,中,中的,可,可动,电,电荷,和,和埋,氧,氧化,层,层边,缘,缘电,场,场,.,并假,设,设埋,氧,氧化,层,层中,电,电场,均,均匀,的,的情,况,况下,，,，可,将,将二,维,维泊,松,松方,程,程降,阶,阶为,上式,左,左边,第,第一,项,项为,沿,沿y,方,方向,进,进人,高,高斯,箱,箱的,净,净电,通,通量,，,，第,二,二和,第,第三,项,项分,别,别为,进,进人,高,高斯,箱,箱上,边,边和,下,下边,的,的电,通,通量,，,，右,边,边为,高,高斯,箱,箱中,的,的总,电,电荷,，,，,为,为拟,合,合参,数,数。,由,由于,方,方程,中,中出,现,现未,知,知量,sb,，还,需,需要,建,建立,sf,和,sb,的关,系,系，,通,通过,在,在硅,膜,膜中,求,求解,一,一维,泊,泊松,方,方程,可,可以,得,得到,两,两者,的,的关,系,系:,在正,界,界而,采,采用,高,高斯,定,定律,，,，得,到,到正,界,界面,垂,垂直,电,电场,为,为,将上,述,述两,式,式带,入,入高,斯,斯合,方,方程,中,中，,得,得到,可以,将,将上,式,式进,一,一步,写,写为,其中,上述,二,二阶,微,微分,方,方程,可以,在,在下,面,面边,界,界条,件,件下,求,求解,得到,其中,s0,为长,沟,沟道,器,器件,的,的表,面,面势,，,，,l,为特,征,征长,度,度:,该表,面,面势,分,分布,可,可以,看,看成,是,是受,源,源、,漏,漏边,缘,缘电,场,场调,制,制了,的,的长,沟,沟道,表,表面,势,势。,沟,沟道,下,下方,耗,耗尽,区,区中,横,向,向电,场,场在,纵,纵向,的,的分,布,布对,器,器件,性,性能,的,的影,响,响通,过,过拟,合,合参,数,数,来反,映,映。,与工,艺,艺相,关,关,，,通过,与,与实,验,验数,据,据拟,合,合得,到,到。,表面,最,最低,电,电势,点,点位,置,置,y,0,则,对于,，,，,yo,可以,近,近似,为,为,L/2,，则,有,有,由此,得,得到,器,器件,的,的阈,值,值电,压,压,，,，,其,其中,由上,式,式可,见,见，,高,高的,沟,沟道,区,区掺,杂,杂浓,度,度、,低,低的,源,源漏,区,区掺,杂,杂浓,度,度、,薄,薄栅,氧,氧化,层,层和,薄,薄埋,氧,氧化,层,层、,薄,薄硅,膜,膜有,利,利于,降,降低,短,短沟,效,效应,和,和,DIBL,效应,。,。,对于高的,漏,漏电压情,况,况，,yo,不再为,L/2,，,可得,可见，,SOIMOS,器件的阈,值,值漂移与,漏,漏电压之,间,间的关系,类,类似于体,硅,硅器件，,可,可写成,形,形式，,SOIMOS,器件的阈,值,值电压与,体,体硅的差,别,别主要在,于,于长沟道,阈,阈值电压,表,表达式，,因,因子,和,和特征长,度,度,l,。,对于全耗,尽,尽,SOIMOS,器件，阈,值,值电压易,受,受硅膜厚,度,度变化的,影,影响，尤,其,其是对于,很,很薄硅膜,的,的情况，,难,难以保证,硅,硅膜厚度,均,均匀，因,此,此需要考,虑,虑硅膜厚,度,度起伏的,影,影响，对,于,于,C,oxb,远小于,C,si,和,C,ox,情况，可,以,以得出,由于硅膜,厚,厚度起伏,引,引起的阈,值,值电压变,化,化可由下,式,式表示：,总的阈值,电,电压漂移,为,为,对于负的,背,背栅,(,衬底,),电压情况,，,，考虑背,栅,栅的影响,，,，用,V,sub,eff,代替上述,公,公式中的,V,sub,可以通过,求,求解一维,泊,泊松方程,得,得到,V,sub,eff,。,（2）,全耗尽,SOIMOS,器件的亚,阈,阈值斜率,亚阈值斜,率,率,S,也称为亚,阈,阈值摆幅,，,，定义为,亚,亚阈区漏,端,端电流增,加,加一个量,级,级所需增,大,大的栅电,压,压，反映,了,了器件从,截,截止态到,导,导通态电,流,流转换的,陡,陡直度，,对,对应于采,用,用半对数,坐,坐标的器,件,件转移特,性,性曲线,(IgI,d,V,G,),中亚阈区,线,线段斜率,的,的倒数，,可,可表示为,随着器件,特,特征尺寸,的,的缩小，,器,器件需要,在,在低压工,作,作，陡直,的,的亚阈值,斜,斜率不仅,可,可以得到,较,较低的阈,值,值电压，,还,还可以降,低,低截止态,电,电流。,SOIMOS,器件的亚,阈,阈值特性,取,取决于硅,膜,膜厚度、,掺,掺杂浓度,及,及沟道长,度,度。图6.5给出,了,了长沟道,器,器件中亚,阈,阈值斜率,与,与硅膜厚,度,度的关系,。,。,当掺杂浓,度,度增大时,，,，电场强,度,度增加，,载,载流子移,向,向正界面,，,，栅控能,力,力增强，,使,使亚阈值,斜,斜率减小,。,。,下图可见,随,随着沟道,长,长度减小,，,，亚阈值,斜,斜率增大,.,但增大掺,杂,杂浓度、,降,降低硅膜,厚,厚度可以,改,改善器件,的,的亚阈值,特,特性，两,者,者均是控,制,制,SOIMOS,器件中短,沟,沟效应的,途,途径，后,者,者类似体,硅,硅器件中,结,结深的减,小,小。,从亚阈值,斜,斜率定义,式,式出发，,忽,忽略背界,面,面电导，,则,则有,其中,按,按常用的,方,方法推导,，,，关键是,掺,掺杂效应,的,的反应，,即,即亚阈区,有,有效的沟,道,道厚度,y,eff,受沟道区,掺,掺杂浓度,的,的影响情,况,况。,的,的推,导,导从从二,维,维泊松方,程,程出发，,考,考虑边界,条,条件和埋,氧,氧中电场,分,分布的影,响,响，可以,得,得到正表,面,面势。,这样可以,最,最终推导,得,得到亚阈,值,值斜率,与长沟道,薄,薄膜,SOI,器件的亚,阈,阈值斜率,表,表达式相,比,比，上式,增,增加了以,下,下几项：,，,和,和,其中，tmod是,沟,沟道厚度,调,调制项，,考,考虑了表,面,面电场增,大,大对亚阈,值,值电流增,加,加的抑制,作,作用。如,果,果沟道区,掺,掺杂浓度,较,较低，沟,道,道厚度随,栅,栅压和表,面,面电场增,大,大而减小,，,，对于高,掺,掺杂情况,，,，表面电,场,场较大，,并,并且基本,不,不随栅压,增,增大而变,化,化，因此,沟,沟道厚度,也,也基本不,变,变，即所,谓,谓掺杂效,应,应，该效,应,应不是由,于,于短沟效,应,应引起的,。,。这一项,对,对亚阈值,斜,斜率的影,响,响在小尺,寸,寸器件中,更,更为明显,，,，如图6.7所示,。,。,subv,主要是考,虑,虑埋氧化,层,层二维电,场,场分布的,影,影响，即,源,源、漏通,过,过埋氧化,层,层引起背,沟,沟道与埋,氧,氧化层界,面,面的电势,增,增加，使,亚,亚阈值斜,率,率增大，,可,可以看作,是,是电荷共,享,享的影响,。,。,ecap,主要是,由,由于短,沟,沟道器,件,件中二,维,维电势,分,分布引,起,起的，,主,主要考,虑,虑沟道,靠,靠近源,端,端和漏,端,端电容,的,的影响,，,，该沟,道,道边缘,电,电容主,要,要是由,于,于埋氧,化,化层中,的,的电场,线,线终止,于,于源、,漏,漏底部,引,引起的,。,。对于,长,长沟道,器,器件，,subv,ecap,趋于零,，,，,tmod,可忽略,。,。,从亚阈,值,值斜率,角,角度看,，,，虽然,减,减小,t,Si,、,t,ox,可以改,善,善亚阈,值,值特性,，,，但这,会,会受到,工,工艺条,件,件的限,制,制，而,且,且还要,考,考虑与,隧,隧穿、,阈,阈值电,压,压一致,性,性等因,素,素的折,中,中。通,过,过增加,沟,沟道区,掺,掺杂浓,度,度，可,以,以减小,沟,沟道厚,度,度调制,作,作用的,负,负面影,响,响，消,除,除背沟,道,道漏电,;,沟道边,缘,缘电容,的,的影响,则,则可以,通,通过降,低,低源、,漏,漏区掺,杂,杂浓度,，,，即采,用,用,LDD,结构来,减,减小，,从,从而降,低,低器件,的,的亚阈,值,值斜率,。,。,全耗尽,器,器件陡,直,直的亚,阈,阈值斜,率,率使器,件,件可同,时,时获得,较,较高的,驱,驱动电,流,流和较,低,低的泄,漏,漏电流,，,，对纳,米,米器件,性,性能的,改,改善尤,为,为突出,。,。,(3),全耗尽,SOIMOS,器件的,短,短沟道,效,效应,SOIMOS,器件的,短,短沟道,效,效应物,理,理本质,与,与体硅,器,器件类,似,似，表,现,现出阈,值,值电压,的,的漂移,等,等器件,特,特性上,的,的变化,，,，如图,6.8,所示。,部,部分耗,尽,尽器件,的,的短沟,道,道效应,与,与体硅,类,类似，,全,全耗尽,器,器件则,有,有较大,改,改善。,短沟道,效,效应主,要,要是由,于,于随着,沟,沟道长,度,度的减,小,小出现,电,电荷共,享,享，即,栅,栅下耗,尽,尽区电,荷,荷不再,完,完全受,栅,栅控制,.,其中有,一,一部分,受,受源、,漏,漏控制,，,，而且,随,随着沟,道,道长度,的,的减小,，,，受栅,控,控制的,耗,耗尽区,电,电荷减,少,少，更,多,多的栅,压,压用来,形,形成反,型,型层，,使,使得达,到,到阈值,的,的栅压,不,不断降,低,低。,受栅控,制,制的耗,尽,尽区电,荷,荷可以,用,用一个,梯,梯形面,积,积来表,示,示，对,于,于长沟,道,道体硅,器,器件梯,形,形的上,下,下边长,近,近似相,等,等，对,于,于短沟,道,道体硅,器,器件梯,形,形下边,长,长明显,缩,缩短，,甚,甚至消,失,失。对,于,于短沟,道,道,SOI,器件，,当,当硅膜,厚,厚度小,于,于体硅,器,器件结,深,深时，,梯,梯形下,边,边长大,于,于相应,的,的体硅,器,器件，,栅,栅控耗,尽,尽区电,荷,荷在总,的,的耗尽,区,区电荷,中,中所占,比,比例大,于,于相应,的,的体硅,器,器件，,从,从而降,低,低了阈,值,值电压,漂,漂移量,。,。图,6.9,比较了,体,体硅与,SOI,器件中,耗,耗尽区,电,电荷分,布,布情况,。,。,但如果,硅,硅膜厚,度,度与体,硅,硅器件,的,的源、,漏,漏结深,可,可相比,拟,拟，由,于,于存在,通,通过埋,氧,氧化层,的,的二维,电,电荷共,享,享，SOI器,件,件的短,沟,沟道效,应,应增大,。,。,图,6.10(a),不同掺杂浓,度,度掺杂条件,下,下，SOINMOSFET 短,沟,沟效应与硅,膜,膜厚度之间,的,的关系；,(b)不同,掺,掺杂浓度掺,杂,杂条件下，SOINMOSFET DIBL效应与,硅,硅膜厚度之,间,间的关系,由图可见，,对,对于低漏电,压,压，在全耗,尽,尽器件对应,的,的薄硅膜区,阈,阈值电压漂,移,移随硅膜减,小,小和掺杂浓,度,度的增大而,减,减小。,对于部分耗,尽,尽器件，阈,值,值电压漂移,对,对硅膜厚度,不,不敏感，但,均,均大于全耗,尽,尽器件。在,部,部分耗尽与,全,全耗尽交界,处,处出现一个,峰,峰值，这主,要,要是由于在,这,这一交界点,.,沟道区更易,通,通过埋氧化,层,层受源、漏,区,区的影响，,产,产生的电荷,共,共享最大，,在,在器件设计,中,中应避免选,用,用这一点。,通过增大掺,杂,杂浓度降低,DIBL,效应引起的,阈,阈值电压漂,移,移更为有效,。,。,对于全耗尽,器,器件，减小,硅,硅膜厚度是,降,降低短沟效,应,应的重要手,段,段。对于部,分,分耗尽器件,，,，采用逆向,掺,掺杂技术，,即,即沟道区表,面,面掺杂较低,，,，以实现一,定,定阈值，同,时,时保证一定,的,的载流子迁,移,移率，硅膜,底,底部采用较,高,高掺杂，以,降,降低短沟效,应,应、,DIBL,效应，同时,抑,抑制穿通效,应,应,。,(4),浮体效应,全耗尽,SOI,器件存在,SOI,器件固有的,一,一些问题，,如,如浮体效应,、,、边缘寄生,晶,晶体管效应,、,、自加热效,应,应等。,不同于体硅,器,器件，SOI MOS,器,器件的体区,处,处于悬浮状,态,态，使碰撞,电,电离产生的,电,电荷无法迅,速,速移走，出,现,现浮体效应,，,，这是SOI器件的特,有,有效应，对,器,器件性能会,产,产生影响。,浮体效应主,要,要包括：Kink效应,、,、寄生双极,晶,晶体管效应,、,、瞬态浮体,效,效应(漏极,电,电流正向过,冲,冲或负向过,冲,冲)、磁滞,效,效应等。,浮体效应不,仅,仅会降低器,件,件增益，导,致,致噪声过冲,，,，器件工作,不,不稳定，还,将,将使源、漏,击,击穿电压减,小,小，并引起,单,单管闩锁，,输,输出曲线出,现,现SNAPBACK现,象,象，带来较,大,大的泄漏电,流,流，导致功,耗,耗增加。,图,6.11,显出,Kink,”效应。,对于部分耗,尽,尽,SCI,器件，在足,够,够高的漏电,压,压下，沟道,电,电子在漏端,高,高场区获得,足,足够能量，,通,通过碰撞电,离,离产生电子,空穴对，,空,空穴向较低,电,电势的中性,体,体区处移动,，,，抬高了中,性,性体区的电,势,势，使源,体,体,pn,结正偏，直,到,到产生的,空穴电流与,源,源一体,pn,结,正向电流达,到,到平衡。,浮体上的正,电,电位使阈值,电压降低，,使,使漏极电流,随漏极电压,增,增加而增加,，,，,而且产生更,多,多的电予空,穴对，出现,正,正反馈。,如果硅膜中,少,少子寿命足,够,够高，源,体,体,pn,结的正偏最,终,终使寄生双,极,极晶体管导,通,通，空穴电,流,流被作为基,极,极电流放大,，,，使净漏极,电,电流增大，,Kink,效应增强，,出,出现二次翘,曲,曲。刚发生,Kink,效应时，电,流,流与电压呈,二,二次方关系,增,增大，并不,依,依赖于双极,晶,晶体管行为,。,。,全耗尽器件,中,中不出现Kink效应,。,。这主要由,于,于硅膜全耗,尽,尽，源体,势,势垒较低，,如,如图6.12所示。碰,撞,撞电离产生,的,的空穴可以,流,流向源区，,在,在源区被复,合,合，硅膜中,不,不存在过剩,载,载流子。但,有,有一种观点,认,认为在全耗,尽,尽器件中体,电,电势仍有升,高,高，Kink效应的消,失,失主要是由,于,于耗尽层电,荷,荷受限于硅,膜,膜厚度，对,体,体电势的升,高,高不敏感，,因,因此阈值电,压,压也就不受,体,体电势的影,响,响。,对于,PMOS,管，由于空,穴,穴的电离率,较,较低，碰撞,电,电离产生的,电,电子一空穴,对,对远低于,NMOS,管，因此,SOI PMOS,管中的,Kink,效应不明显,。,。,Kink,效应可以增,大,大电流和跨,导,导，利于速,度,度的提高，,对,对于数字电,路,路性能南一,定,定改善。对,于,于模拟电路,，,，,Kink,效应带来的,电,电流过冲还,会,会影响产生,一,一复合噪声,。,。,降低浮体效,应,应的方法主,要,要有两类。,一,一类是从工,艺,艺角度出发,，,，采用,SiGe,窄禁带源、,轻,轻掺杂源漏,、,、,HALO,注入,、,、等,缺,缺陷,工,工程,来,来降,低,低双,极,极晶,体,体管,的,的电,流,流增,益,益，,以,以减,小,小寄,生,生双,极,极晶,体,体管,效,效应,。,。另,一,一类,是,是从,器,器件,结,结构,角,角度,出,出发,，,，提,出,出不,同,同的,体,体接,触,触方,案,案。,(5),边,缘,缘,晶,晶,体,体,管,管,效,效,应,应,和,和,自,自,加,加,热,热,效,效,应,应,采,用,用,硅,硅,岛,岛,隔,隔,离,离,的,的,SOI,器,件,件,存,存,在,在,边,边,缘,缘,MOS,晶,体,体,管,管,效,效,应,应,，,，,边,边,缘,缘,寄,寄,生,生,晶,晶,体,体,管,管,的,的,阈,阈,值,值,电,电,压,压,一,一,般,般,低,低,于,于,主,主,晶,晶,体,体,管,管,，,，,使,使,器,器,件,件,转,转,移,移,特,特,性,性,曲,曲,线,线,出,出,现,现,亚,亚,阈,阈,值,值,HUMP,现,象,象,，,，,如,如,图,图,6.14,所,示,示,。,。,消,消,除,除,边,边,缘,缘,晶,晶,体,体,管,管,效,效,应,应,的,的,方,方,法,法,主,主,要,要,包,包,括,括,边,边,缘,缘,再,再,氧,氧,化,化,，,，,边,边,缘,缘,高,高,掺,掺,杂,杂,注,注,人,人,以,以,提,提,高,高,边,边,缘,缘,晶,晶,体,体,管,管,的,的,阈,阈,值,值,电,电,压,压,以,以,及,及,从,从,版,版,图,图,设,设,计,计,上,上,考,考,采,采,用,用,H,型,栅,栅,或,或,环,环,姗,姗,结,结,构,构,等,等,。,。,由,于,于,SOI,埋,氧,氧,化,化,层,层,的,的,热,热,导,导,率,率,低,低,(,比,硅,硅,小,小,两,两,个,个,量,量,级,级,),，,SCI,器,件,件,存,存,在,在,直,直,流,流,自,自,加,加,热,热,效,效,应,应,。,。,随,着,着,器,器,件,件,漏,漏,电,电,压,压,和,和,栅,栅,电,电,压,压,的,的,增,增,大,大,，,，,功,功,耗,耗,增,增,大,大,，,，,硅,硅,膜,膜,体,体,内,内,的,的,温,温,度,度,上,上,升,升,，,，,高,高,于,于,环,环,境,境,温,温,度,度,，,，,器,器,件,件,中,中,迁,迁,移,移,率,率,、,、,阈,阈,值,值,电,电,压,压,、,、,碰,碰,撞,撞,离,离,化,化,、,、,浮,浮,体,体,电,电,位,位,、,、,泄,泄,漏,漏,电,电,流,流,、,、,亚,亚,阈,阈,值,值,斜,斜,率,率,等,等,均,均,会,会,受,受,温,温,度,度,的,的,影,影,响,响,，,，,由,由,此,此,引,引,起,起,器,器,件,件,特,特,性,性,的,的,变,变,化,化,。,。,典,典,型,型,的,的,变,变,化,化,就,就,是,是,随,随,着,着,漏,漏,电,电,压,压,增,增,大,大,，,，,漏,漏,极,极,电,电,流,流,减,减,小,小,，,，,出,出,现,现,负,负,微,微,分,分,电,电,导,导,现,现,象,象,，,，,如,如,图,图,6.15,所示，,这,这主要,是,是由于,在,在器件,饱,饱和工,作,作区，,随,随着漏,电,电压的,增,增大，,沟,沟道温,度,度升高,，,，载流,子,子迁移,率,率以,关系降,低,低，电,流,流减小,。,。,减小,SOI,器件自,加,加热效,应,应的方,法,法主要,是,是采用,较,较薄的,埋,埋氧化,层,层、较,厚,厚的硅,膜,膜，但,这,这要与,器,器件寄,生,生电容,增,增大、,驱,驱动电,流,流减小,等,等性能,损,损失进,行,行折中,。,。,可以采,用,用,D SOI,结构来,减,减小自,加,加热效,应,应，即,在,在源、,漏,漏区下,方,方采用,介,介质层,，,，沟道,区,区下方,与,与衬底,相,相连,如图,6.16,所示。,SON,器,器件,SON,（,（SiliconOnNothing）器,件,件与SOI器,件,件不同,的,的是，,在,在制作,器,器件的,硅,硅膜下,面,面不是,埋,埋氧化,层,层，而,是,是空的,Nothing,，,，或是,其,其他任,何,何绝缘,层,层(SOA一Silicon On Anything)。,这种新,型,型的SON器,件,件的制,作,作过程,如,如下：,1,、,首先在,体,体硅衬,底,底上形,成,成浅沟,槽,槽隔离(STI)，,然,然后用,外,外延方,法,法生长,一,一层SiGe,，,，它的,厚,厚度决,定,定了SON器,件,件的埋,绝,绝缘层,或空心,层,层的,厚度；,在SiGe上,面,面再处,延,延一层,硅,硅，这,层,层硅膜,就,就是器,件,件的沟,道,道区,；,外延以,后,后按照,常,常规CMOS,工,工艺生,长,长栅氧,化,化层，,淀,淀积多,晶,晶硅，,刻,刻蚀出,栅,栅电极,，,，并形,成,成氧化,物,物侧墙,用,用来控,制,制源、,漏,漏延伸,区,区；,用等离,子,子刻蚀,在,在源、,漏,漏区形,成,成凹槽,，,，通到SiGe层。,通,通过选,择,择刻蚀,，,，腐蚀,掉,掉SiGe层,，,，在沟,道,道区硅,膜,膜下面,的,的SiGe也,通,通过横,向,向腐蚀,去,去掉，,形,形成一,个,个空的,通,通道，,它,它把顶,层,层硅膜,和,和衬底,隔,隔开；,由于形,成,成这个,空,空的通,道,道，所,以,以把它,叫,叫作SON器,件,件。,栅极下,面,面有空,的,的通道,，,，栅极,并,并不会,塌,塌下来,，,，因为,多,多晶硅,像,像桥沿,沟,沟道宽,度,度方向,架,架在两,边,边的STI区,上,上,。,用RTO工艺,在,在空的,通,通道内,壁,壁形成,一,一薄层,氧,氧化层,作,作为钝,化,化层，,防,防止后,面,面形成,源,源、漏,区,区的外,延,延工艺,中,中使通,道,道重新,被,被硅填,充,充，这,个,个通道,也,也可以,完,完全用,绝,绝缘介,质,质填充,，,，形成SOI,器,器件；,选择外,延,延形成,厚,厚的源,、,、漏区,。,。通过,离,离子注,人,人和快,速,速热退,火,火完成,所,所有前,部,部工序,，,，如图,所,所示,。,SON,器,器件中,空,空的通,道,道的厚,度,度基本,保,保持原,始,始SiGe层,的,的厚度,，,，而形,成,成的通,道,道的长,度,度决定,于,于SiGe材,料,料中Ge的摩,尔,尔百分,比,比。,采用高,选,选择性,的,的等离,子,子,刻蚀工,艺,艺(对20%Ge,摩,摩,尔百分,比,比选择,性,性因子,大,大,于100:1)，可,以,以形成,很,很长,的通道,，,，每边,有,有150nm,，,，,这个长,度,度足以,制,制作100nm,以下沟,道,道长度,的,的MOSFFT 。,图(a),是,是30nm厚,的,的通,道,道0.2,m,栅,栅长,结,结构,，,，图(b)是50nm,厚,厚的,通,通道0.12,m,栅,栅长,结,结构,。,。,前一,种,种情,况,况通,道,道没,有,有完,全,全贯,通,通。,由,由于,通,通道,氧,氧化,时,时只,形,形成20nm,的,的氧,化,化层,，,，第2种,情,情况,通,通道,没,没有,完,完全,被,被氧,化,化物,填,填充,。,。,源、,漏,漏延,伸,伸区,的,的掺,杂,杂是,在,在刻,好,好多,晶,晶硅,以,以后,进,进行,，,，尽,管,管实,际,际注,入,入的,结,结深,较,较大,，,，但,当,当SiGe层,刻,刻蚀,掉,掉以,后,后，,就,就在,硅,硅膜,中,中形,成,成很,浅,浅的,近,近似,均,均匀,的,的源,、,、漏,延,延伸,区,区，,结,结深,就,就是,硅,硅膜,厚,厚度,。,。,图6.21比,较,较了SON器,件,件和,体,体硅,器,器件,由,由于,短,短沟,道,道效,应,应引,起,起的,阈,阈值,电,电压,下,下降,值,值，,体,体硅,器,器件,中,中采,用,用逆,向,向掺,杂,杂，,有,有不,同,同的,结,结深x,j,和表,层,层轻,掺,掺杂,区,区的,厚,厚度xs,。,由图,可,可见,，,，对,体,体硅,器,器件xj=40nm情,况,况，xs,从,从30nm减,小,小到5nm,可,可以,使,使允,许,许的,最,最小,沟,沟道,长,长度(短,沟,沟道,效,效应,引,引起,的,的阈,值,值下,降,降为100mV),从,从0.09m的,脚,脚减,小,小到0.07,m,；,；若,结,结深,也,也减,小,小到5mn，,则,则最,小,小沟,道,道长,度,度可,以,以下,降,降两,代,代从0.07,m,到,到0.03m；,对SON,结,结构,，,，通,道,道用,氧,氧化,物,物填,充,充，,硅,硅膜,厚,厚度5nm，,埋,埋氧,化,化层,厚,厚度20nm,，,，这,种,种结,构,构使,短,短沟,道,道效,应,应比,同,同样,结,结深,的,的体,硅,硅器,件,件要,小,小，,因,因此,最,最小,沟,沟道,长,长度,又,又可,以,以下,降,降一,代,代，,从,从0.03m下,降,降到0.02,m,。,。,图6.22比,较,较了SON、SOI和,体,体硅,器,器件,的,的阈,值,值电,压,压随,沟,沟道,长,长度,的,的变,化,化,。,定义,阈,阈值,电,电压,下,下降100mV对,应,应的,沟,沟道,长,长度,为,为最,小,小沟,道,道长,度,度Lmin。,图中,给,给出,了,了几,种,种工,艺,艺对,应,应的,最,最小,沟,沟道,长,长度,。,。对,目,目前,水,水平,的,的体,硅,硅和SOI器,件,件，,最,最小,沟,沟道,长,长度,面,面临100nm的,限,限制,，,，而SON器,件,件的,最,最小,沟,沟道,长,长度,可,可以,减,减小,到,到25nm，,因,因为SON器,件,件可,以,以实,现,现5nm,的,的超,薄,薄硅,膜,膜。,另外,可,可以,看,看到,，,，对,同,同样,是,是20nm硅,膜,膜厚,度,度的,情,情况,，,，SON,器,器件,的,的沟,道,道长,度,度可,以,以比SOI器,件,件再,缩,缩小,一,一代,，,，这,是,是由,于,于SON,器,器件,有,有很,薄,薄的,埋,埋氧,化,化层,。,。如,果,果不,用,用埋,氧,氧化,层,层，,而,而是,形,形成,一,一个,埋,埋置,的,的空,通,通道,，,，由,于,于减,小,小了,介,介电,常,常数,，,，可,以,以使SON器,件,件性,能,能进,一,一步,改,改善,。,。,对源,、,、漏,延,延仲,区,区的,结,结深,和,和方,块,块电,阻,阻只,能,能采,取,取折,中,中考,虑,虑。,由于,FDSOI,器件,有,有很,厚,厚的,埋,埋氧,化,化层,。,。厚,的,的埋,氧,氧化,层,层加,强,强了,源,源、,漏,漏之,间,间的,耦,耦合,，,，减,弱,弱了,栅,栅的,控,控制,，,，因,此,此随,着,着沟,道,道长,度,度缩,短,短，SOI器,件,件的,亚,亚阈,值,值斜,率,率最,终,终又,回,回到,体,体硅,器,器件,的,的情,况,况,。,而SON,器,器件,有,有很,薄,薄的,埋,埋绝,缘,缘层,，,，,沟道,长,长度,可以,减小,到,到20nm,。,因为SON器,件,件的,埋,埋绝,缘,缘层,更,更薄,，,，且,在,在MOSFET的,源,源、,漏,漏区,下,下面,没,没有,绝,绝缘,层,层，,更有利于,散,散热。,在V,D,=V,G,=1V电,压,压下SOI器件最,高,高温度达,到,到566K。相比,之,之下，SON器件,在,在同样偏,置,置条件下,，,最高温度,只,只有312K,。,课堂作业,1、写出,体,体硅、逆,向,向掺杂、HALO,结,结构和SOI器件,的,的特征长,度,度，并比,较,较说明这,些,些器件的,短,短沟道特,性,性。,2、给出,一,一个实际,的,的NMOS器件，,如,如何测量,它,它的亚阈,值,值斜率？,需,需要什么,仪,仪器？亚,阈,阈值斜率,单,单位是什,么,么？大概,在,在什么数,值,值范围？,3、画出SOI器,件,件表面,势示意图,，,，并标出,源漏边界,的,的值。,3、解释,图,图中设计,窗