ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΡΟΗΓΜΕΝΩΝ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ   ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΡΟΗΓΜΕΝΩΝ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Παρουσίαση 1η: Υπολογισμός τιμών Ενδοκτισμένου Δυναμικού σε ένωση MOS για διαφορετικά είδη Πύλης και Υποστρώματος Ονοματεπώνυμο : Ίρις Σαφάκα Α.Μ. : 6082 Έτος : 5ο Ηεμρομηνία : 17/3/09

Τύπος Πύλης: Αλουμίνιο Τύπος Υποστρώματος: p Τιμή 1η Τύπος Πύλης: Αλουμίνιο Τύπος Υποστρώματος: p Συγκέντρωση Φορέων: ΝΑ = 1015 cm-3 Θεωρώ ότι* φ’m = 3.20 volt , Χ’ = 3.25 volt Eg = 1.1 eVolt , Vt = 0.0259 volt , ni =1.5* 1010 cm-3 *τυπικές τιμές που χρησιμοποιούνται και στο πχ. 10.2 σελίδα 429

Χρησιμοποιώντας τον τύπο [10 Χρησιμοποιώντας τον τύπο [10.11] από το βιβλίο του Neamen για τον υπολογισμό του ενδοκτισμένου δυναμικού έχω τα εξής: Οπότε:

 Παρατηρήσεις: α) Το αποτέλεσμα συμπίπτει πλήρως με την τιμή στο διάγραμμα 10.15 β) Σε σχέση με το παράδειγμα 10.2 σελ.429 το μόνο δεδομένο που άλλαξε είναι η συγκέντρωση των φορέων ΝΑ. Δηλαδή παρατηρώ ότι: αύξηση ΝΑ  αύξηση acceptors  κατεβαίνει η στάθμη Fermi   αύξηση φfp  μείωση φms Έτσι εξηγείται και η μονότονα φθίνουσα συμπεριφορά της καμπύλης φms = f(ΝΑ) στο σχήμα 10.15 σελ.432. Με αύξηση συνεπώς της συγκέντρωσης φορέων στο p-substrate έχουμε ‘βοηθητικό’ αποτέλεσμα για την τάση VT (τάση threshold).

Τιμή 2η Τύπος Πύλης: p+ polysilicon Τύπος Υποστρώματος: p Συγκέντρωση Φορέων: ΝΑ = 1014 cm-3 Θεωρώ ότι Eg = 1.1 eVolt , Vt = 0.0259 volt, ni =1.5* 1010 cm-3

Xρησιμοποιώντας τον τύπο [10 Xρησιμοποιώντας τον τύπο [10.13] από το βιβλίο του Neamen για τον υπολογισμό του ενδοκτισμένου δυναμικού, ο οποίος θεωρεί ότι η στάθμη Fermi συμπίπτει με την στάθμη σθένους (Ev = EF) στο ντοπαρισμένο Polysilicon που έχει τοποθετηθεί στο Oxide και χρησιμοποιείται ως gate, έχω τα εξής: Οπότε:

Η στάθμη Fermi σε αρκετά ντοπαρισμένο p+ Παρατηρήσεις: Το αποτέλεσμα που προβλέπει ο τύπος [10.13] είναι μικρότερο (κατά μέτρο) από την τιμή που υποδεικνύει το διάγραμμα 10.15 σελ.432 κατά 0.1 volt. (Στο διάγραμμα έχω φms = f(ΝΑ) = 0.42 volts) Αυτό συμβαίνει γιατί: Η στάθμη Fermi σε αρκετά ντοπαρισμένο p+ polysilicon μπορεί να είναι μικρότερη από την στάθμη σθένους, κατά 0.1 έως 0.2 volt.

Στην πραγματικότητα δηλαδή οι Ενεργειακές Ζώνες έχουν την παρακάτω μορφή: Σχήμα 1

Εκτίμηση συγκέντρωσης φορέων στο p+ polysilicon Κατά αναλογία της μορφής των ενεργειακών ζωνών στο p-substrate, όταν έχουμε deposited p+ polysilicon στην άλλη πλευρά του Oxide, θεωρώ χοντρικά πλέον ότι ισχύει: EFi φ’fp Σχήμα 2

Απαιτείται δηλαδή πολύ μεγάλο ‘ντοπάρισμα’ σε p+polysilicon ώστε να έχω τη στάθμη Fermi πιο χαμηλά από την στάθμη σθένους και να έχω συνεπώς συμπεριφορά του υλικού ως metal gate.

Τιμή 3η Τύπος Πύλης: n+ polysilicon Τύπος Υποστρώματος: n Συγκέντρωση Φορέων: ΝD = 1016 cm-3 Θεωρώ ότι Eg = 1.1 eVolt , Vt = 0.0259 volt , ni =1.5* 1010 cm-3

Xρησιμοποιώντας τον τύπο [10 Xρησιμοποιώντας τον τύπο [10.12] από το βιβλίο του Neamen για τον υπολογισμό του ενδοκτισμένου δυναμικού, ο οποίος θεωρεί ότι η στάθμη Fermi συμπίπτει με την στάθμη αγωγιμότητας (Ec = EF) στο ντοπαρισμένο polysilicon που έχει τοποθετηθεί στο Oxide και χρησιμοποιείται ως gate, έχω τα εξής: Οπότε:

Η στάθμη Fermi σε αρκετά ντοπαρισμένο n+ Παρατηρήσεις: Το αποτέλεσμα που προβλέπει ο τύπος [10.13] είναι μεγαλύτερο (κατά μέτρο) από την τιμή που υποδεικνύει το διάγραμμα 10.15 κατά 0.13 volt. (Στο διάγραμμα έχω φms = f(ΝΑ) = 0.4 volts) Αυτό συμβαίνει γιατί: Η στάθμη Fermi σε αρκετά ντοπαρισμένο n+ polysilicon μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την στάθμη αγωγιμότητας, κατά 0.1 έως 0.2 volt. *Απαιτείται αντίστοιχα μεγάλο ‘ντοπάρισμα’ σε n+ polysilicon

ΤΕΛΟΣ 1ης ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ