Электрические параметры биполярных и полевых структур. Петров Б.К - 41 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

41
В случае МОП-транзисторов с p-каналами на n
+
-Si-подложке заряд Q
SiO2
создает слой накопления электронов в кремниевой подложке, для
нейтрализации которого также надо подавать отрицательное напряжение V
з.пл.з
(формула (29)).
Для МОП-транзисторов с n-каналом с учетом влияния к.р. п. между p
+
-
поликремнием и p
+
-кремнием ϕ =0,20 В и напряжения плоских зон V
з . пл.з
(формула (29)) выражение для электронного заряда в n-канале на p
+
-Si-
подложке вместо формулы (14) примет вид :
2
2
.
..
)()(
)(2)(
SiO
SiO
слобедas
Взплзкзиn
C
C
yLyqN
yVVyQ
−−+−= ψϕ
,(30)
или если ввести понятие порогового напряжения образования сильно
выраженного n-канала с учетом (10) и (29):
++−=
2
20
2
2
)()(4
)(2)(
SiO
BasSiO
B
SiO
SiO
кпор
C
yyqN
y
C
Q
yV
ψεε
ψϕ ,(31)
то вместо (30) окончательно получим для электронного заряда в n-канале:
[
]
)(|)(| yVVyQ
порзиn
−
=
. (32)
Как видно из формулы (31), пороговое напряжение V
пор
(y) убывает с
ростом положительного заряда в окисле Q
SiO2
и является переменным вдоль
длины канала r
1
<y<r
0
, поскольку объемный потенциал ψ
B
(y), согласно формуле
(6), зависит от поверхностной концентрации акцепторов N
as
(y) и убывает вдоль
длины канала, так как обычно N
as
(r
1
)≈10
17
см
-3
, а N
as
(r
0
)≈10
15
см
-3
. Причем
сплошной n-канал образуется лишь в том случае, когда V
зи
>V
пор
(r
1
), а V
пор
(r
1
)
превосходит V
пор
(r′) приблизительно в три раза. При длине затворного окисла и
затворного электрода 1 мкм даже при малых стоковых напряжениях V
си
≤ 1 В
длина канала l
к
=r′-r
1
оказывается порядка 0,5 мкм . Максимальная
поверхностная плотность электронного заряда |Q
n
(y)|, а следовательно, и
глубина канала х
к
(y) оказываются у границы r′ обедненной области перехода
p
+
-n
-
с квазинейтральной p
+
-областью истоковой ячейки.
Ток электронов в любом сечении n-канала должен быть одинаков и равен
[]
|)(|)()(),(|)(|)(
)(
0
yEyyVVqZdxyxnyEyqZI
yn
yx
порзиynст
к
µµ
∫
−== , (33)
где Z – полная ширина или полный периметр канала, µ
n
(y)|E
y
(y)|=V
de
(y) –
дрейфовая скорость электронов в точке y, E
y
<0 – величина продольного поля в
n-канале под действием напряжения V
си
. Поскольку продольная составляющая
поля E
y
(y) может достигать значений от 10
3
до 2⋅10
4
В /см , то подвижность
электронов в n-канале µ
n
также начинает зависеть от поля E
y
(y), а дрейфовая
скорость электронов достигает насыщения V
de
=V
se
=0,6⋅10
7
см / с при E
y
=2⋅10
4
В /см . Согласно [8], V
de.кан
зависит от поля E
у
по закону: 
                                                       41
                                                                       +
       В случае М О П-транзисторов с p-каналам и на n -Si-под лож ке заряд QSiO2
созд ает слой накопления э лектронов в крем ниевой под лож ке, д ля
ней трализации которого такж е над о под авать отрицательное напряж ение Vз.пл.з
(ф орм ула (29)).
                                                                              +
       Д ля М О П-транзисторов с n-каналом с уч етом влияния к.р.п. м еж д у p -
поликрем нием и p+ -крем нием ϕ=0,20 В и напряж ения плоских зон Vз.пл.з
(ф орм ула (29)) вы раж ение д ля э лектронног о заряд а в n-канале на p+ -Si-
под лож кевм есто ф орм улы (14) приметвид :
                                                          qN ( y ) Lо б ед.сл ( y ) 
       Q n ( y ) = V з и − ϕ к +V з .п л. з − 2ψ В ( y ) − as                        C SiO 2 ,(30)
                                                               C  SiO 2             
      или если ввести понятие порог ового напряж ения образования сильно
вы раж енного n-канала сучетом (10) и(29):
                           Q                     4ε 0 ε SiO 2 qN as ( y )ψ B ( y ) 
       Vп о р ( y ) = ϕ к − SiO 2 + 2ψ B ( y ) +                                    ,(31)
                          C SiO 2                          C  SiO 2               
то вм есто (30) окончательно получ им д ля э лектронного заряд а вn-канале:
                    [
       | Qn ( y ) |= V з и −V п о р ( y ) .]                            (32)
        К ак вид но из ф орм улы (31), порог овое напряж ение Vпор(y) убы вает с
ростом полож ительног о заряд а в окисле QSiO2 и является перем енны м вд оль
д лины канала r 1Vпор(r1), а Vпор(r1)
превосход итVпор(r′) приблизительно втри раза. При д линезатворного окисла и
затворного э лектрод а 1 м км д аж е при м алы х стоковы х напряж ениях Vси≤1 В
д лина канала lк=r′-r1 оказы вается поряд ка 0,5 мкм . М аксим альная
поверхностная плотность э лектронного заряд а |Qn (y)|, а след овательно, и
глубина канала хк(y) оказы ваю тся у границы r′ обед ненной области переход а
p+ -n- сквазиней тральной p+-областью истоковой ячей ки.
        Т окэ лектроноввлю бом сеч ении n-канала д олж ен бы тьод инакови равен

                                                        [                  ]
                                xк ( y )
I ст = qZµ n ( y ) | E y ( y ) | ∫ n( x, y )dx = qZ V з и −V п о р ( y ) µ n ( y ) | E y ( y ) | , (33)
                                   0
        гд е Z – полная ш ирина или полны й перим етр канала, µn(y)|Ey(y)|=Vde(y) –
д рей ф овая скорость э лектронов вточке y, Ey<0 – величина прод ольного поля в
n-канале под д ей ствием напряж ения Vси. Поскольку прод ольная составляю щ ая
поля Ey(y) м ож ет д остигать значений от 103 д о 2⋅104 В /см , то под виж ность
э лектронов в n-канале µn такж е начинаетзависеть отполя Ey (y), а д рей ф овая
скорость э лектронов д остиг ает насы щ ения Vde =Vse =0,6⋅107 см/с при Ey =2⋅104
В /см . Согласно [8], Vde.кан зависитотполя Eу по закону:

Страницы