3.3. Влияние подложки

Согласно соотношению (3.9) в каждой точке канала пороговое напряжение V_T зависит от напряжения затвор-канал . Это обстоятельство следует учитывать при интегрировании уравнения (3.12).

В результате для крутой области ВАХ получим:

. (3. 20)

Таким образом, при увеличении V_SB (запирающее напряжение исток-подложка) ток стока I_D и V_{DS S} уменьшаются. Подложка действует как второй затвор.

Коэффициент подложки

[B^1/2]

характеризует степень влияния подложки на пороговое напряжение и ВАХ.

Он уменьшается при уменьшении толщины диэлектрика (возрастает C_S) и при уменьшении концентрации примеси в подложке N.

Физическая причина этого состоит в следующем (рис. 3.6):

Затвор воздействует на канал через емкость

Подложка оказывает такое же воздействие действует через емкость ОПЗ

Таким образом, крутизна по подложке снижается при увеличении C_S и снижении концентрации примеси в подложке N.

3.4. Законы масштабирования

1). Ток стока Согласно уравнениям (3.14) . Таким образом,

пропорциональное изменение длины и ширины канала не меняет ВАХ.

2). Пороговое напряжение V_T, определенное соотношениями (3.7) зависит от свойств подложки и диэлектрика через параметр

(параметр зависит от концентрации примеси в подложке N очень слабо — логарифмически). Удельня емкость диэлектрика

,

а поверхностная плотность заряда

.

Отсюда сдедует, что пороговое напряжение не изменяется при сохранении постоянными параметров

(т.е. отношение)

и .

При типичных значениях ~ 0,03 мкм;Ф/см².и Кл/см² вклад заряда поверхностных состояний в пороговое напряжение составляет

30 мВ.

Таким образом, параметр Q_SS слабо влияет на величиу V_T.

3). Коэффициент подложки

[B^1/2]

сохраняется при тех же правилах масштабирования, что и V_T .

При пропорциональном уменьшении длины и ширины канала крутизна не меняется, а емкость C_GS ~ L² . Поэтому возрастает квадратично ! При этом В БИС с регулярной структурой задержка сигнала ~ , ис уменьшением длины канала быстродействие возрастает квадратично. В БИС с нерегулярной структурой задержка сигнала ~ . Если технологические нормы снижать пропорционально длине канала L, то C_l ~ L². Таким образом, при уменьшении длины канала быстродействие также возрастает квадратично. При малых геометрических размерах сформулированнные законы масштабирования не выполняются.

7