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半导体器件原理
Chapter8.FET的补充分析：CMOS器件设计与性能参数
一、CMOS器件设计
1.1MOSFET的等比例缩小〔8.9〕
1.2阈值电压〔8.2，S3.3,S3.5,S3.6〕
1.3有效沟道长度
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半导体器件原理
一、CMOS器件设计
1.1MOSFET的等比例缩〔8.9〕
光刻技术：短沟道导致密度速度和功率的改进
离子注入：浅或陡峭的掺杂界面或低掺杂浓度的实现
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半导体器件原理
〔1〕恒定场的等比例缩
当减小横向尺寸时，等比例缩小器件的径向
尺寸，并等比例减小外加电压，增加衬底的掺杂
浓度，以使短沟道效应得到控制。
恒场等比例缩小的根本原那么：
将器件工作电压和器件尺寸包括(横向和纵向)
缩小相同的比例，以保证电场保持不变。
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半导体器件原理
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半导体器件原理
恒场等比例缩小规那么：
泊松方程的不变：等比例增加掺杂浓度
最大耗尽层宽度：等比例缩小
所有电容：等比例缩小〔正比于面积而反比于厚度〕
反型层电荷：保持不变
速度饱和效应：保持不变〔电场不变〕
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半导体器件原理
漂移电流：
等比例缩小〔单位MOSFET宽度漂移电流不变〕
单位MOSFET宽度扩散电流：等比例增加
u等比例缩小对电路参数的影响
u电路延迟等比例缩小〔正比于RC或CV/I，假设沟
道电阻保持不变，而寄生电阻可以忽略或保持不变〕
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半导体器件原理
恒场等比例缩小的最重要结论：
当器件尺寸和工作电压等比例缩小时，电路速度等
比例增加，而单个器件的功耗减小k2倍。
阈值电压：一般认为阈值电压应等比例缩小〔因工作电
压降低〕
但对硅工艺，材料的相关参数并不变化，因此Vt一般并
不缩小。
可通过衬底正偏或沟道区非均匀掺杂来调制阈值电压。
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