二、纵向沟道工程 所谓纵向，是指垂直于界面方向。 纵向沟道工程是在垂直于界面方向的掺杂浓度的优化选取， 以提高器件性能，降低SCE。 纵向沟道工程是纳米CMOS器件克服短沟道效应、避免迁 移率退化和驱动电流减小的有效技术手段。 纵向沟道工程可以分为：体硅和$OI型的逆向参杂结构、 本征沟道结构等。其中，逆向参杂是纳米CMOS器纵向沟 道工程最基本的结构。 纵向和横向Super Junction
• 所谓纵向，是指垂直于界面方向。 • 纵向沟道工程是在垂直于界面方向的掺杂浓度的优化选取， 以提高器件性能，降低SCE。 • 纵向沟道工程是纳米CMOS器件克服短沟道效应、避免迁 移率退化和驱动电流减小的有效技术手段。 • 纵向沟道工程可以分为：体硅和SOI型的逆向掺杂结构、 本征沟道结构等。其中，逆向掺杂是纳米CMOS器纵向沟 道工程最基本的结构
纵向与横向：PN结与超结 P P N P N P N 超结运用示例： 常规VDMOS及超结VDMOS的元胞结构和耐压区电场分布 p体区 p体区 Ee p体区 p体区 E E n一漂移区 p柱 n柱 p柱 + n+ 漏极 漏极
纵向与横向：PN结与超结 常规VDMOS及超结VDMOS的元胞结构和耐压区电场分布 超结运用示例：
逆向掺杂(retrograde) 结构 如图5.1所示，器件沟道区中横向的掺杂浓度是均匀分布的， 而纵向掺杂分布不均匀。低浓度的N掺杂层位于沟道的 表面，用于控制器件的VT；高浓度的NA2掺杂层位于沟道 的下部，用于抑制$CE效应和减小器件的泄漏电流。 。 这样，既可以实现表面 的高迁移率，从而提高 驱动电流；另一方面， 高的埋层浓度可以有效 NA2 减小器件的截态泄漏电 流，从而抑制SCE效应。 图5.1 逆向掺杂沟道MOSFET 的结构示意图
• 如图5.1所示，器件沟道区中横向的掺杂浓度是均匀分布的， 而纵向掺杂分布不均匀。低浓度的NA1掺杂层位于沟道的 表面，用于控制器件的VT；高浓度的NA2掺杂层位于沟道 的下部，用于抑制SCE效应和减小器件的泄漏电流。 • 这样，既可以实现表面 的高迁移率，从而提高 驱动电流；另一方面， 高的埋层浓度可以有效 减小器件的截态泄漏电 流，从而抑制SCE效应
逆向掺杂沟道纳米MOS器件的V-模型 理想的逆向掺杂结构是外延沟道MOSFET,因为该工艺 可以精确地控制高低掺杂层的浓度和厚度，形成两个掺杂 层浓度的突变。 通过求解纳米MOS器件沟道中两个掺杂区的耦合泊松方 程，可以得到类似普通MOSFET表示SCE效应的特征长度 )。使用该特征参数，可以比较逆向掺杂沟道纳米MOS器 件和共他结构器件的SCE特性
• 理想的逆向掺杂结构是外延沟道MOSFET，因为该工艺 可以精确地控制高低掺杂层的浓度和厚度，形成两个掺杂 层浓度的突变。 • 通过求解纳米MOS器件沟道中两个掺杂区的耦合泊松方 程，可以得到类似普通MOSFET表示SCE效应的特征长度 λ。使用该特征参数，可以比较逆向掺杂沟道纳米MOS器 件和共他结构器件的SCE特性
Ec Ec 一一 p一一 EF2 Ev Ev 逆向掺杂结构MOS NAI NA2 能带图 内建电场方向 Ec Ev NAI 电子受力方向 NA2 Ec Ec p Ev Ev n十多晶硅 p衬底
• 逆向掺杂结构MOS 能带图