文章编号"#$$#%&’’()*$$’+增%$$,-%$-
深亚微米
./01/.234阈
龚仁喜5蒋
超5邓
艳
)广西大学电气工程学院5广西南宁(-$$$’+
混合所有制与国企改革新思路
对其阈值电压特性进行了研究5分析了阈值电压与硅膜掺杂浓度6前栅6背栅氧化层厚度6温度的关系7关键词"./01/.2348阈值电压8模型中图分类号"49-:,7#
文献标识码";
阈值电压<4=是./01/.234器件的一个极为重要的电学参数5它的大小对./01/.234器
路德宗件的直流特性6频率特性6开关特性等都有重要影响>#?*@
5
因此对其研究具有重要的理论意义和实际意义7本文通过建立一个能描述深亚微米./01/.234器件阈值电压特性模型5研究了几种不同背界面情况下的薄膜全耗尽增强型./01/.234器件阈值特性5并在此基础上分析了硅膜掺杂浓度6厚度6前栅及背栅二氧化硅厚度对./01/.234器件阈值电压的影响7 #阈值电压模型的建立
一般情况下5前6背栅电压A B #和A B *5由下式得到>’@
7
A B #C D E #F D G H #F D IE #)#+
A B *CD E *FD G H *F D IE *
)*+
其中"D G H #和D G H *分别为前6背栅氧化层两端的电位降8D IE #和D IE *
分别为前6背面功函数差7D G H #C
J K L M N G H #MN L O P #
Q G H #
)-+
D G H *C
J K L R E #M J K L S T J K L )U V F O *
L U V W X Y )T
Z [
D E #++S\K L FN G H *F N K *
Q G H *
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其中"
R E #C D K *MD K #\K L M \K L *S T J K L )U V F U *
L U V W X Y )T
福建交通厅长Z [
D )H #+++
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联立)#+5)-+
式得到"A B #C D I E #M
N G H #Q G H #F)#F Q K L Q G H #+SD E #M Q K L Q G H #S D E *F ]S\K L *S J K L
Q G H #
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,+
同理得到"
A B *C D I E *M
N G H *Q G H *F)#F Q K L Q G H *+SD E *M Q K L Q G H *S D E #F ]S\K L *S J K L
Q G H *
)&+
其中"]C T J K L )U V F O *
L U V W X Y )T Z [
D E #++
由此可得到背界面呈现不同电荷状态时薄膜./01/.234阈值电压的表达式" )#+当背界面处于积累状态时5D E *被箝位到近似零伏5所以由),+式令D E *C $5D E #C *D ^5华南国防医学杂志
得到正第*_卷增刊*$$’年_月广西大学学报)自然科学版+
‘a b c d e f a g h b e d i X j k d j l W c m j n o)9e n .p j 3q +
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收稿日期"*$$’$(#*8修订日期"*$$’$(*:
基金项目"广西自然科学基金)桂科自$--_$#’+
资助作者简介"龚仁喜)#_,*+5
男5广西桂林人5广西大学教授5博士7
面开启电压!"#$为%
!"#$
&’()$*+,-$.,-$/0$/.)1.,-$234’5/+678$
43.,-$
092
其中%+678$&:3;)13<4
)1
=所以0可变为%!"#$&’()$*+,-$.,-$/0$/.)1.,-$234’5/
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)1
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0>2
042当背界面处于反型状态时=’)4被箝位到近似等于4’5=所以由0?2式令’)4&’)$&4’5=
得到正面开启电压!"#4
为%!"#4&’()$*+,-$.,-$/4’5/
:3;)13<4
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43.,-$
0$@2
0A 2当背界面处于耗尽状态时=’)4和背栅偏压!B 4有关=其值从零一直变化到4’5C
背界面达到积累状态0正界面处于开启状态2所需的背栅偏压值!B 4=:..可由0D 2式令’)4&’)$&@得到C 同理=背界面达到反型状态所需的背栅偏压值!B 4=E F G 可由0D 2式令’)4&’)$&4’5得到C 当时!B 4=:H H I!B 4I !B 4=E F G =联立0?2J 0D 2式并令’)$&4’5=可得到器件的正面开启电压!"#A
为%!"#A &!"#$*
.)13.,-4
.,-$30.)1/.,-42
30!B 4*!B 4=:H H 2
0$$2
A 模拟结果和分析
根据所建立的三种阈值电压模型=可以计算得到!"#=K L =;M 1=;,-$=;,-4
随以及"变化的三维分布曲线C
0N 2"&A @@O =;,-4&A @@P Q 0R 2"&?@@O =;,-4&A @@P Q
0S 2"&A @@O =;,-4&?@@P Q 0T 2"&?@@O =;,-4&?@@P Q
图$!"#随K L 和;)1变化的三维分布曲线0;,-$&A @P Q 2
图$中=K L %4U $@V $U $@D S Q *A
W ;)1&X @V$@@P Q C 从图中的模拟结果可以得出%0$2!"#随K L 的
减小而降低=甚至从增强型变为耗尽型W 042!"#随;)1的减小而降低=其变化率随K L 的增大而增大W 0A 2
!"#随温度的升高而减小W 0Y 2;,-4在A @@P Q 和X @@P Q 范围变化对!"#的影响很小=!"#随;,-4的增大而略有增大C
Y
广西大学学报0自然科学版2第4>卷
!"#$%&’’()*+,-%&’’./!0#$%1’’()*+,-%&’’./
!2#$%&’’()*+,-%1’’./!3#$%1’’()*+,-%1’’./
图-4$5随67和*89
变化的三维分布曲线!*+,:%1’./#图-表示在*+,:%1’./)*+,-%&’’./和*+,-%1’’./时)$%&’’(和$%1’’(的不同条件下的4$5随67和*89
变化的三维分布曲线；与图：相比)阈值电压4$5随*+,：的增大明显的增大)由此可见*+,：对4$5的影响远大于*+,-;
由67的减小而引起4$5降低的主要原因是由于费米势<=下降所致；当*89在>’?:’’./范围内)硅膜处于全耗尽状态@
&A )随*89
的减小)耗尽层电荷减少)从而使4$5降低)这种影响随着掺杂浓度67的增大而增加B 4$5随温度的升高而降低主要是
由于本征载流子浓度C 9增大引起费米势<=下降所致B 4$5随*+,-的变化)则主要是正背栅之间的耦合作用造成的)因为耦合系数D 随*+,-的变化很小)因而对4$5的影响也较小;
E 结
论
从以上阈值电压模型可以看出)在*89满足全耗尽条件下)对阈值电压影响最为显著的因素是掺杂浓度67和正栅氧化层厚度*+,:；阈值电压将随67和*+,：的减小而显著下降)甚至会从增强型变为耗尽型；而温度方面)从高温应用考虑)在保证击穿电压的前提下)适当提高67可使漏泄电流减小)在满足阈值电压的要求和防止击穿条件下)适当可以减小*+,：从而使F 4$5G F $减小)
这样对高温应用有利；参考文献H
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3L X T L V L 3]O NIO ]^_S P‘[V K 0"2a W "V L P Z 0P V Q "V L [.3Z 2L 3P Z Q R "2LX J V L .V ["TL R R L 2V P @b A ;I[2Q J L T L 2V Q J .[2P c L T ["0[T [V \):d d d )&d !#H E e f Y E d >;
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@&A 付
军)田立林)钱佩信)等；全耗尽]O N IO ]^_S 阈电压的解析模型@b
A ；电子学报):d d 1)-E !>#H E e Y >-;@E A b k 考林基;]O N 技术l-：世纪的硅集成好电路技术@IA ；科学出版社):d d &;
!下转第1e 页#
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bo xi lai
1增刊
龚仁喜等H 深亚微米]O N IO ]^_S 阈值电压特性研究
!实时控制结果及分析
图"实时控制效果趋势图图"是对三容液位装置的控制效果#参考输入为!$$%%#控制系统的最大超调约为&’#稳态误差在()’以内#具有良好的抗干扰能力*这充分表明#使用模糊控制系统开发工具+,-.开发的基于交换式以太网的模糊控制系统#对于具有较大滞后/强耦合和非线性特性的被控对象有着很高的控制精度和良好控制效果#能够满足工业现场控制需要*
从清华园到未名湖0结束语
本文设计实现的这套基于工业以太网的模糊控
制系统具有简单/经济/可靠/灵活/易于实现/维护方便的特点#有较高的参考价值#有利于模糊控制技术在中小规模企业中的推广使用*
参考文献1
2)3
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2&3宋绍剑#林小峰*一种基于?P ，的模糊控制系统开发工具243*电气自动化#&N Q &R 1"O H *
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责任编辑张晓云R
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"广西大学学报Q 自然科学版R 第&’
卷
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