中国科学技术大学物理系微电子专业 二维量子化 深亚微米器件的沟道掺杂浓度高达3×1017cm-3以 上,栅氧化层低达1.5~5nm,在1~几伏电压下, 即可使表面反型层的电场强度很强,表面能带强 烈弯曲,使载流子被局域在很窄的沟道势阱内 这种局域化导致垂直于界面方向载流子运动的量 子化,使传导载流子成为只能在平行界面方向运 动的二维电子气。二维量子化使能量呈阶梯型的 子带,使电子波函数呈调制的二维平面波,同时 也会影响载流子迁移率等参数。所以,对深亚微 米、亚0.1 um MOS ULS器件必须考虑量子力学 QM)效应。 Semiconductor Devices 2021/2/8
中国科学技术大学物理系微电子专业 2021/2/8 16 Semiconductor Devices • 二维量子化 深亚微米器件的沟道掺杂浓度高达3×1017cm－3以 上，栅氧化层低达1.5~5nm，在1～几伏电压下， 即可使表面反型层的电场强度很强，表面能带强 烈弯曲，使载流子被局域在很窄的沟道势阱内， 这种局域化导致垂直于界面方向载流子运动的量 子化，使传导载流子成为只能在平行界面方向运 动的二维电子气。二维量子化使能量呈阶梯型的 子带，使电子波函数呈调制的二维平面波，同时 也会影响载流子迁移率等参数。所以，对深亚微 米、亚0.1μm MOS ULSI器件必须考虑量子力学 （QM）效应
中国科学技术大学物理系微电子专业 °沟道杂质起伏 对于沟长度在0.1um量级的 MOSFET,沟道中的电 离杂质可以小到只有几十个原子,因此杂质原子 含量的统计起伏可导致对器件性能的明显影响, 这种起伏无论在一个圆片内的各芯片之间或各圆 片之间都不可避免,因此会造成产品的一致性问 题,对于ULSI的可生产性必须考虑这种效应。杂 质起伏主要反映在器件阈值电压的起伏上。 Semiconductor Devices 2021/2/8 17
中国科学技术大学物理系微电子专业 2021/2/8 17 Semiconductor Devices • 沟道杂质起伏 对于沟长度在0.1μm量级的MOSFET，沟道中的电 离杂质可以小到只有几十个原子，因此杂质原子 含量的统计起伏可导致对器件性能的明显影响， 这种起伏无论在一个圆片内的各芯片之间或各圆 片之间都不可避免，因此会造成产品的一致性问 题，对于ULSI的可生产性必须考虑这种效应。杂 质起伏主要反映在器件阈值电压的起伏上
中国科学技术大学物理系微电子专业 §62CCD器件 CCD电荷耦合器件工作原理 利用栅极下半导体表面形成深耗尽状态进行工作的 基本结构 二相、三相、四相系统,取决于电性能、制造难度以及单 元尺寸的考虑 CMOS成像传感器工作原理 基本结构 Semiconductor Devices 2021/2/8
中国科学技术大学物理系微电子专业 2021/2/8 18 Semiconductor Devices §6.2 CCD器件 • CCD电荷耦合器件工作原理 利用栅极下半导体表面形成深耗尽状态进行工作的 基本结构 二相、三相、四相系统，取决于电性能、制造难度以及单 元尺寸的考虑 • CMOS成像传感器工作原理 基本结构
中国科学技术大学物理系微电子专业 §63存储器件 主要类型 >静态存储器SRAM >动态存储器DRAM >非易失性存储器NVM 结构 特点 Semiconductor Devices 2021/2/8
中国科学技术大学物理系微电子专业 2021/2/8 19 Semiconductor Devices §6.3 存储器件 • 主要类型 ➢ 静态存储器SRAM ➢ 动态存储器DRAM ➢ 非易失性存储器NVM • 结构 • 特点
中国科学技术大学物理系微电子专业 §64纳米器件 基本问题: 1、器件尺寸缩小对工艺技术的挑战 2、栅氧化层减薄的限制 3、量子效应的影响 4、杂质随机分布的影响 5、阈阙值电压减小的限制 6、源、漏区串联电阻的影响 Semiconductor Devices 2021/2/8
中国科学技术大学物理系微电子专业 2021/2/8 20 Semiconductor Devices 基本问题： 1、器件尺寸缩小对工艺技术的挑战 2、栅氧化层减薄的限制 3、量子效应的影响 4、杂质随机分布的影响 5、阈值电压减小的限制 6、源、漏区串联电阻的影响 §6.4 纳米器件