SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 33kde povrchový potenciál, φ s , je ve vztahu s napětím hradla:VVQDV⎛ϕ⎞s∝ exp ⎜⎟( 3.42 )⎝ Vt⎠V2εqϕS SG=FB+ ϕS+ox=FB+ ϕS+( 3.43 )CoxNapětí hradla, V G , je potom ve vztahu k povrchovému potenciálu, φ s ,:dVG 1 2εSq1 εSq= 1 +≅ 1+= n( 3.44 )dϕ 2Cϕ 2C2ϕsoxSKde povrchový potenciál v podprahovém režimu měl přibližně stejnou hodnotu, 2 φ F ,jako při prahovém napětí:ID∝ QDoxF⎛ ⎞ ⎛ ⎞sVG∝ exp ⎜ϕ ⎟ ∝ exp⎜⎟( 3.45 )⎝ Vt⎠ ⎝ nVt⎠3.6.5 Závislost pohyblivosti nosičů na intenzitě elektrického polePohyblivost nosičů v inverzní vrstvě je zřetelně nižší než v substrátu. Toto je dánofaktem, že vlnová funkce elektronů přesahuje až do oxidu a pohyblivost nosičů náboje jesnížena kvůli nižší pohyblivosti v oxidu. Vyšší intenzita elektrického pole v povrchové vrstvě(typické pro struktury se zkráceným kanálem) posunuje vlnovou funkci elektronů směremk oxidové vrstvě ještě více a výsledkem je pohyblivost elektronů závislá na intenzitěelektrického pole. Povrchová pohyblivost, µ surface , se mění v závislosti na intenzitěelektrického pole, , podle následujícího vztahu3.6.6 Saturace rychlosti nosičů („velocity saturation“)−1 3µ surface∝ ε( 3.46 )Se zmenšováním rozměru kanálu se zvyšuje intenzita elektrického pole a nosičev kanále zrychlují. V oblastech, kdy intenzita elektrického pole dosahuje velkých hodnot,však není závislost rychlosti na intenzitě elektrického pole lineární a rychlost elektronův určitém okamžiku dosáhne saturace (dosáhne maxima, dále již neroste ani při pokračujícímnárůstu intenzity elektrického pole). U MOS tranzistorů s délkou kanálu pod 1 µm jeprůměrná rychlost elektronu v kanále vyšší než v substrátu, z čehož lze usoudit, že tento jevnení až tak omezující jak se může na první pohled zdát.3.6.7 Průraz oxiduSe zmenšujícími rozměry MOS struktury (šířka a délka kanálu; je myšlen přechod odjedné technologie k další) se samozřejmě musí tenčit také hradlový oxid. V případěmoderních technologií je tento oxid tak tenký, že už je reálné nebezpečí jeho průrazu. Ztohoto důvodu se dnes věnuje velká pozornost také této problematice (spolehlivost,životnost). Vyšší intenzity elektrického pole v oxidu zvyšují počet nosičů, které tunelují zkanálu do této oblasti. Tyto nosiče degradují postupně kvalitu oxidové vrstvy a časem můžedojít trvalému průrazu oxidové bariéry. Uvedený jev je závislý na čase a je nazván timedependent destructive breakdown (TDDB).