Polysilikonipuutosvaikutus - Polysilicon depletion effect
Monikiteistä ehtyminen vaikutus on ilmiö, jossa ei-toivotut vaihtelun kynnys jännite on MOSFET -laitteiden avulla monikiteistä kuin portti materiaali havaitaan, johtaa arvaamaton käyttäytyminen elektronisen piirin . Monikiteinen pii , jota kutsutaan myös polysiliksi, on materiaali, joka koostuu pienistä piikiteistä. Se eroaa yksikiteisestä piistä , jota käytetään elektroniikassa ja aurinkokennoissa , ja amorfisesta piistä, jota käytetään ohutkalvolaitteisiin ja aurinkokennoihin.
Portimateriaalin valinta
Portti kosketus voi olla monikiteistä tai metallia, aiemmin monikiteistä valittiin yli metalli, koska rajapinta monikiteistä ja hilaoksidin ( SiO 2 ) oli suotuisa. Mutta poly-piikerroksen johtavuus on hyvin alhainen, ja tämän pienen johtavuuden vuoksi varauksen kertyminen on vähäistä, mikä johtaa viiveeseen kanavan muodostumisessa ja siten ei-toivotuissa viiveissä piireissä. Poly-kerros on seostettu N- tai P-tyyppisillä epäpuhtauksilla, jotta se käyttäytyy täydellisenä johtimena ja vähentää viivettä.
Dopattujen pii-porttien haittoja
V gs = portin jännite
V th = kynnysjännite
n + = voimakkaasti seostettu N-alue
In kuvassa 1 (a) havaitaan, että vapaa enemmistö kantajia ovat hajallaan koko rakenteen läpi, koska ei ole ulkoisen sähkökentän . Kun positiivinen kenttä kohdistetaan porttiin, sirotetut kantoaallot järjestyvät itsensä kuten kuvassa 1 (b) , elektronit siirtyvät lähemmäs portin terminaalia, mutta avoimen piirin kokoonpanon vuoksi ne eivät ala virrata. Varauksien erottamisen seurauksena polysilikoni-oksidirajapinnalle muodostuu ehtymäalue, jolla on suora vaikutus kanavan muodostumiseen MOSFET-laitteissa .
NMOS-järjestelmässä, jossa on n + polysilkkuportti, polyhäviövaikutus tukee kanavan muodostumista luovuttajaionien (+) ve- kentän ( ND ) ja ulkoisesti levitetyn (+) ve- kentän yhdistelmällä portin päätteessä. Periaatteessa kertyminen (+) ve ladattu Donor ioneja (N D ) on monikiteistä parantaa muodostaminen inversion kanavan ja kun V gs > V th inversiokerrosta muodostuu, joka voidaan nähdä kuviossa 1 (b) jossa inversio kanava on muodostettu vastaanottajan ionien (N ) ( vähemmistö kantajia ). Polysilikonipuutos voi vaihdella sivusuunnassa transistorissa valmistusprosessista riippuen, mikä voi johtaa merkittävään transistorin vaihteluun tietyissä transistorin mitoissa.
Metalliset porttikontaktit otetaan uudelleen käyttöön
Edellä mainitusta syystä, kun laitteet menevät alas skaalaus (32-28 nm: n solmut), poly-portit korvataan metalliporteilla. Seuraava tekniikka tunnetaan High-k Dielectric Metal Gate (HKMG) -integraationa. Äskettäin Intel julkaisi myös eri solmujen valmistusmenetelmiä koskevan lehdistöpaketin, joka osoitti Metal Gate -tekniikan käytön.
Dopoitu monikiteinen pii oli edullinen aikaisemmin porttimateriaalina MOS-laitteissa. Polysilicons käytettiin niiden työfunktio sovitettu Si-substraatin (joka johtaa matalan kynnysjännitteen on MOSFET ). Metalliportit otettiin uudelleen käyttöön, kun SiO 2 -eristimet korvataan korkean k: n dielektrikoilla, kuten Hafniumoksidi porttioksidina valtavirran CMOS- tekniikassa. Myös portin dielektrisen liitännässä Polysilicon muodostaa SiO x -kerroksen. Lisäksi Fermi-tason kiinnittämisen todennäköisyys on edelleen suuri . Joten vaikutus seostetulla poly: llä on ei-toivottu kynnysjännitteen aleneminen, jota ei otettu huomioon piirisimulaatiossa. Välttämiseksi tällaista vaihtelua vastaan th on MOSFET , tällä hetkellä metalliportti on edullinen verrattuna monikiteistä .