12.Использование мдп структур для создания постоянных запоминающих устройств с уф стиранием информации.

МДП-транзистор с плавающим затвором.

В транзисторах с плавающим затвором инжектированный заряд хранится на плавающем затворе, находящемся между первым и вторым подзатворными диэлектрическими слоями.

Механизм зарядки плавающего затвора основан на следующих эффектах. На стоковую область p-канального МДП-транзистора подается отрицательный потенциал. По мере увеличения отрицательного смещения обедненный слой и электрическое поле в нем будут расти. Под действием электрического поля обедненного слоя неосновные носители – электроны – из стоковой p+области будут выноситься в n область подложки.

Стирание хранимой в ППЗУ информации осуществляется при облучении информационного поля ультрафиолетовыми лучами.

13. Сущность эффектов короткого канала в мдп структурах. Механизм влияния короткоканальных эффектов на пороговое напряжение транзисторов.

Р ассмотренные в главе 13 соотношения и характеристики присущи транзисторам с длинным каналом, для которых выполняется условие: d_И+ d_С << , где d_И и d_С – толщины обедненных слоев п-p переходов исток – подложка и сток–подложка у поверхности, – длина канала

По мере уменьшения длины канала указанное условие перестает выполняться. Если величины и d_И + d_С соизмеримы, то канал называют коротким. Для количественной характеристики вводится параметр К, определяемый выражением:

Для короткого канала величина К близка к единице.

14. Вах характеристики мдп транзисторов с коротким и длинным каналом. Сравнительный анализ.

П ервое отличие ВАХ транзистора с коротким каналом заключается в меньшем напряжении насыщения. При длинном канале насыщение происходит вследствие перекрытия канала у стока,

При коротком канале помимо этого насыщению способствует эффект сильного поля. Он заключается в том, что с ростом напряжения UСИ и продольной составляющей вектора напряженности электрического поля Ey подвижность электронов уменьшается, а их дрейфовая скорость увеличивается непропорционально Еу, стремясь к постоянной величине – скорости насыщения. Это замедляет рост тока при увеличении напряжения.

Второе отличие состоит в том, что ток стока и крутиз­на оказываются большими из-за уменьшения длины канала. Третье отличие – с ростом напряжения на затворе U_зи характеристики из квадратичных стремятся стать линейными из-за влияния эффекта сильного поля.

Следует отметить еще одну важную особенность МДП-транзисторов с коротким каналом. В сильном электрическом поле, сущест­вующем в канале у стока, электроны на длине свободного пробега могут приобретать энергию, значительно превышающую среднюю энергию теплового движения. Такие электроны называют горячими. Некоторые из них имеют энергию, достаточную для преодоления по­тенциального барьера.

15. Основные проблемы миниатюризации мдп транзисторов. Выбор материала подзатворного диэлектрика.

Долгое время снижение размеров транзистора осуществлялось путём простого масштабирования, то есть пропорциональным уменьшением длины затвора, толщины диэлектрика и глубины залегания n-p переходов.

Основными проблемами при микроминиатюризации МДП-транзисторов являются:

- туннелирование через затвор;

- инжекция горячих носителей в подзатворный диэлектрик;

- смыкание ОПЗ n-p переходов истокоа и стока;

- токи утечки в подпороговой области;

- уменьшение подвижности носителей в канале;

- увеличение последовательного сопротивления между истоком и стоком;

- обеспечение запаса между пороговым напряжением и напряжением питания.

Для предотвращения возникновения токов утечки в цепи затвора толщину диэлектрика нужно повысить хотя бы до 2–3 нм. Чтобы при этом сохранить прежнюю крутизну транзистора, необходимо пропорционально увеличить диэлектрическую проницаемость материала диэлектрика. В качестве замены традиционного для кремниевой технологии SiO2 с диэлектрической проницаемостью ε = 3.9 были предложены диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью ZrO2, HfO2 (ε ≈ 25), Y2O3 (ε ≈ 15), Al2O3 (ε ≈ 10). В результате можно сформировать более толстый подзатворный диэлектрик без уменьшения усилительных свойств транзистора. При этом также уменьшается вероятность туннелирования электронов через подзатворный диэлектрик, а следовательно, существенно снижается ток утечки затвора.