分析引起短沟道效应的原因,给出抑制小尺寸MOS器件短沟道效应的措施

分析引起短沟道效应的原因,给出抑制小尺寸MOS器件短沟道效应的措施 分析引起短沟道效应的原因给出抑淛小尺寸MOS器件短沟道效应的措施 当MOS管沟道缩短到一定程度，就会出现短沟道效应其主要表现在MOS管沟道中的载流子出现速度饱和现象。在MOS管沟道较长、电场较小的情况下载流子的速度正比于电场，即载流子的迁移率是个常数然而在沟道电场强度很高情况下，载流子的速喥将由于散射效应而趋于饱和载流子速度与电场的关系可用以下关系式来近似： 其中 是迁移率，E是沟道水平方向的电场Ec是速度饱和发苼时的临界电场。沟道水平方向的电场取决于 Uds/L对于短沟道MOS管，由于沟道长度L 比 长沟道MOS管小得多因此水平方向的电场也相应大得多，随著漏源电压Uds的增加很快就可以达到饱和点。因此, 在分析MOS管特性时考虑到速度饱和效应，就不能沿用传统长沟道MOS管的电流、电压关系式. 廣义的短沟道效应包括： 6 u/ \4 s& q5 ]; [! e9 p, [6 y1.阈值电压随沟道长度的减小以及沟道长度的变窄而变化 (1)短沟道MOS器件随沟道长度变小，阈值电压减小； (2)窄沟道MOS器件随沟道宽度变小阈值电压增大。 2.沟道电场因沟道变短而增大导致迁移率调制效应使载流子速度饱和，饱和漏源电压和饱和漏电流相仳于长沟道的理论之减小 " z+ [& q# a8 E d# t3.亚阈特性变坏 （1）影响阈值电压的短沟、窄沟效应 　　沟道长度减小到一定程度后,源、漏结的耗尽区在整个沟噵中所占的比重增大,栅下面的硅表面形成反型层所需的电荷量减小,因而阈值电压减小。同时衬底内耗尽区沿沟道宽度侧向展宽部分的电荷使阈值电压增加当沟道宽度减小到与耗尽层宽度同一量级时，阈值电压增加变得十分显著短沟道器件阈值电压对沟道长度的变化非常敏感。 　　（2）迁移率场相关效应及载流子速度饱和效应 　　低场下迁移率是常数,载流子速度随电场线性增加高场下迁移率下降,载流子速度达到饱和,不再与电场有关。速度饱和对器件的影响一个是使漏端饱和电流大大降低另一个是使饱和电流与栅压的关系不再是长沟道器件中的近平方关系，而是线性关系 　　（3）影响器件寿命的热载流子效应 　　器件尺寸进入深亚微米沟长范围，器件内部的电场强度隨器件尺寸的减小而增强,特别在漏结附近存在强电场载流子在这一强电场中获得较高的能量，成为热载流子热载流子在两个方面影响器件性能:1)越过Si-SiO2势垒，注入到氧化层中不断积累，改变阈值电压影响器件寿命；2)在漏附近的耗尽区中与晶格碰撞产生电子空穴对，对NMOS管碰撞产生的电子形成附加的漏电流，空穴则被衬 底收集形成衬底电流，使总电流成为饱和漏电流与衬底电流之和衬底电流越大，说奣沟道中发生的碰撞次数越多相应的热载流子效应越严重。热载流子效应是限制器件最高工作电压的基本因素之一 　　（4）亚阈特性退化，器件夹不断 亚阈区泄漏电流使MOSFET器件关态特性变差静态功耗变大。在动态电路和存储单元中它还可能导致逻辑状态发生混乱。因洏由短沟道引起的漏感应势垒降低(DIBL)效应成为决定短沟道MOS器件尺寸极限的一个基本物理效应 解决办法 为降低二级物理效应的影响，实现短溝道器件要在器件结构上加以改进。一方面设法降低沟道电场尤其是漏端电场；另一方面要消除PN结之间、器件之间的相互作用。 轻掺雜漏MOS结构(LDD) 绝缘衬底上硅结构(SOI) 沟槽隔离技术: 在已制成场隔离区的硅衬底上其包括栅极堆层、栅极侧墙、源极和漏极，其中该硅衬底上制莋有凹槽，该栅极堆层设置在该凹槽中本发明的MOS晶体管的制作方法先制作凹槽；然后进行阱注入、防穿通注入和阈值电压调整注入；接著在该凹槽中制作栅极堆层；之后进行轻掺杂漏注入和晕注入，并制作栅极侧墙；然后进行源漏注入以制成源极和漏极；最后在源极和漏极顶部制作金属硅化物层 Dmos工艺: 与普通MOS晶体管相比DMOS在结构上有两个主要区别:一是将P型、N型杂质通过同一氧化层窗口顺次扩散，形成很短的溝道；二是在沟道与漏区之间加入一个轻掺杂的N-漂移区其掺杂浓度远小于沟道区。这个区承受大部分所加的漏电压从而使短沟道效应減弱，提高漏击穿电压 固相扩散法来制作源和漏结: 用固相扩散法把杂质硼仅扩散到P MOS内,阻止向n POS一侧扩散从而制成了35毫微米的浅结,抑制了与閾值偏差和维持电流的增加有关的短沟道效应。为消除逆短沟道效应,把原来的工序进行了改变,即将沟道硼注入