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集成电路中的硅基器件—MOS场效应晶体管
来源:整理综合自《集成电路产业全书》 | 作者:Belle | 发布时间: 2022-09-08 | 13 次浏览 | 分享到:

金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)是集成电路最重要的基本单元。金属、氧化物、半导体在MOSFET中分别作为栅极、栅介质、沟道及源漏,通过栅电压的变化改变沟道区的积累、耗尽和反型,使得晶体管实现开关功能。最基本的MOSFET由栅(Gate,G)、源(Source,S)、漏(Drain,D)及体区(Body)组成。


根据沟道掺杂类型的不同,MOSFET分为nMOSFET和pMOSFET两种,两者组合在一起即为互补型MOS(Complementary MOS,CMOS)。平面MOSFET在集成电路器件发展中占据着主导地位。


因为传统的平面MOSFET只有一个栅极,而单栅器件对沟道的控制范围有限,仅为沟道表面的一个薄层,因此在集成电路微缩过程中面临着两难问题:一方面,为了抑制因沟道长度变小所带来的短沟道效应,需要提高沟道的掺杂浓度;另一方面,沟道掺杂浓度过高,将引起器件随机涨落及迁移率退化。


这两个方面的问题是一对不可调和的矛盾,尤其是在集成电路技术发展到22nm节点以下时,器件漏电和性能退化的问题越来越严重。为了增强栅极对沟道的控制能力,全耗尽型SOI MOSFET 和三维多栅MOSFET逐渐成为平面单栅MOSFET的替代者。