Субмикронные интегральные схемы: элементная база и проектирование. Рындин Е.А - 25 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

49
ляция эффективной длины канала напряжением стока, характерная для МДП-
транзисторов и ПТШ [29, 31].
СИТ с барьером Шоттки характеризуются расширенным диапазоном рабочих
температур по сравнению с традиционными ПТШ. Данная особенность достигается
за счет того, что управление током стока I
C
в СИТ осуществляется посредством из-
менения высоты потенциального барьера в области канала, определяемой двумя
составляющими: контактной разностью потенциалов управляющих переходов
Шоттки, которая уменьшается с ростом температуры, и разностью в положении
уровня Ферми относительно середины запрещенной зоны в канале и в сток-
истоковых областях, которая с повышением температуры возрастает. В результате
взаимной компенсации противоположных по характеру температурных зависимо-
стей, высота потенциального барьера в широком диапазоне температур (для крем-
ния 27 - 125
о
С, для карбида кремния 27 - 700
о
С) изменяется не более чем на 0.10 –
0.15 эВ.
Основными факторами, ограничивающими широкое использование СИТ в
качестве субмикронных элементов цифровых сверхбыстродействующих СБИС, яв-
ляются:
- триодный характер вольт-амперных характеристик (ВАХ) СИТ, обусловлен-
ный, во-первых, зависимостью высоты потенциального барьера в канале не
только от напряжения затвор-исток U
З
, но и от напряжения сток-исток U
С
, а
во-вторых, отсутствием модуляции ширины области пространственного заря-
да в канале напряжением U
С
;
- наличие пассивных областей пространственного заряда между сток-
истоковыми n
+
-областями и затвором (см. рис. 32), отношение размеров кото-
рых w
С
/w
З
определяет коэффициент усиления СИТ по напряжению, приво-
дящих к снижению быстродействия транзистора [28].
С целью устранения данных недостатков в [47, 48] предложена структура
СИТ с барьером Шоттки, схематически показанная на рис. 33. Она имеет следую-
щие отличительные особенности по сравнению с традиционными СИТ (см. рис. 32):
- практически отсутствуют пассивные области пространственного заряда меж-
ду сток-истоковыми n
+
-областями и затвором, что позволяет сократить время
пролета носителями заряда канала транзистора по сравнению с традицион-
ными СИТ;
- продольное сечение канала имеет форму равнобедренной трапеции (см. рис.
33), обеспечивающую, во-первых, независимость (достаточно слабую зави-
симость) высоты потенциального барьера в канале и тока стока от напряже-
ния стока U
C
, и во-вторых, треугольную форму потенциального барьера при
отсутствии пассивных областей пространственного заряда между сток-
истоковыми n
+
-областями и затвором (рис. 34). Малая толщина канала у ис-
тока (малое основание трапеции) обеспечивает достаточно жесткую привязку
потенциала j в данной области канала к потенциалу затвора. Благодаря этому
50
высота потенциального барьера практически не зависит от напряжения стока,
что необходимо для устранения триодного характера выходных ВАХ. Тре-
угольная форма потенциального барьера обеспечивает равномерность рас-
пределения напряженности электрического поля по длине канала, что позво-
ляет повысить подвижность носителей заряда в канале по сравнению с пря-
моугольным барьером, а также существенно снизить вероятность возникно-
вения эффектов лавинной ионизации у стока. Распределение потенциала в
области канала СИТ, иллюстрирующее механизм образования треугольного
барьера, приведено на рис. 35.
Рис. 32. Структура n-канального
СИТ с барьером Шоттки
Рис. 33. Модифицированная струк-
тура n-канального СИТ
с барьером Шоттки
Рис. 34. Треугольный потенциальный
барьер в канале СИТ с барьером
Шоттки
Рис. 35. Распределение потенциала
в СИТ с барьером Шоттки
Анализ функционирования СИТ, проведенный с учетом перечисленных осо-
бенностей, позволил разработать физико-топологическую модель транзистора, учи-
тывающую зависимость подвижности от напряженности поля, концентрации приме-

Страницы