Poliszilícium-kimerítő hatás - Polysilicon depletion effect
Poliszilíciumos kimerülése hatása van a jelenség, amelynek során a nem kívánt változása küszöb feszültség a MOSFET eszközök segítségével poliszilícium például kapu anyag ne legyen megfigyelhető, ami előre nem látható viselkedése az elektronikus áramkör . A polikristályos szilícium , más néven poliszilícium, kis szilíciumkristályokból álló anyag. Eltér az egykristályos szilíciumtól , amelyet elektronikához és napelemekhez használnak , és az amorf szilíciumtól, amelyet vékony filmkészülékekhez és napelemekhez használnak.
Kapu anyagválasztás
A kapu érintkezés lehet szilícium vagy fém, korábban a poliszilíciumot választották a fém helyett, mivel a poliszilícium és a kapuoxid ( SiO 2 ) közötti kölcsönhatás kedvező volt. De a poli-szilícium réteg vezetőképessége nagyon alacsony, és emiatt az alacsony vezetőképesség miatt a töltésfelhalmozódás alacsony, ami késlelteti a csatorna kialakulását és ezáltal az áramkörök nem kívánt késését. A poliréteget N-típusú vagy P-típusú szennyeződéssel adalékolják, hogy tökéletes vezetőként viselkedjen és csökkentse a késést.
Dopált poliszilícium kapu hátrányai
V gs = kapufeszültség
V th = küszöbfeszültség
n + = erősen adalékolt N régió
Az 1. a) ábrán megfigyelhető, hogy a szabad többségű hordozók szétszóródnak a szerkezetben, külső elektromos tér hiánya miatt . Ha a kapun pozitív mezőt alkalmazunk, a szétszórt vivők úgy rendeződnek, mint az 1 (b) ábra . Az elektronok közelebb mozognak a kapu terminál felé, de a nyitott áramkör konfigurációja miatt nem kezdenek áramolni. A töltések szétválasztásának eredményeként a poliszilícium-oxid határfelületen egy kimerülési régió képződik, amely közvetlen hatással van a MOSFET-ekben a csatorna kialakulására .
Az egy NMOS n + poliszilícium kaput, a poli kimerülése hatás segíti a csatorna kialakulását a kombinált hatása a (+) ve területén donor ionok (N D ), és a kívülről alkalmazott (+) ve mező kapuhoz terminál. Alapvetően a felhalmozódása a (+) ve töltésű Donor ionok (N D ) a poliszilícium fokozza a kialakulását az inverzió csatornáján, ha V GS > V th egy inverziós réteg képződik, amely látható az ábrán az 1 (b) ahol az inverziós csatorna akceptorionokból (N A ) képződik ( kisebbségi hordozók ). A poliszilícium kimerülés a gyártási eljárástól függően oldalirányban változhat egy tranzisztoron, ami jelentős tranzisztor-változékonysághoz vezethet bizonyos tranzisztorméretekben.
Újra bevezetik a fém kapuérintkezőket
A fenti okból, amint az eszközök lemennek a méretezéshez (32-28 nm-es csomópontok), a poli kapukat fém kapuk helyettesítik. A következő technológiát High-k Dielectric Metal Gate (HKMG) integrációnak nevezik. A közelmúltban az Intel kiadott egy sajtókészletet a különböző csomópontok gyártási eljárásaival kapcsolatban, amely bemutatta a Metal Gate technológia használatát.
Korábban a doppingolt poliszilíciumot preferálták kapuanyagként az MOS-eszközökben. Poliszilíciumé alkalmaztunk, mint a kilépési munka illeszkedik a Si szubsztrát (ami az alacsony küszöb feszültség a MOSFET ). A fémkapukat akkor vezették be, amikor a SiO 2 dielektrikumokat magas k-értékű dielektrikumokkal helyettesítették, mint például a hafnium-oxid kapuoxidként a mainstream CMOS technológiában. Szintén a kapu dielektrikumával való határfelületen a poliszilícium alkot SiO x réteget. Ezenkívül továbbra is nagy a valószínűsége annak, hogy a Fermi-szint rögzül . Tehát az adalékolt poli hatás a küszöbfeszültség nem kívánt csökkentése, amelyet az áramkör szimulációja során nem vettek figyelembe. Az ilyen típusú változások elkerülése érdekében a MOSFET v- edik változatában jelenleg a fémkaput részesítik előnyben a poliszilícium helyett .