Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.
Физика полупроводниковых приборов Книга 2
Автор: Зи С.Издательство: М.: Мир
Год издания: 1984
Страницы: 456
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145
Скачать:
Physics of Semiconductor Devices
Second Edition
S. M. Sze
Bell Laboratories, Incorporated
Murray Hill, New Jersey
A Wiley- Interscience
publication
John Wiley & Sons
New York• Chichester* Brisbar
Toronto- Singapore
1981
С. Зи
Физика
полупроводниковых
приборов
В 2-х книгах 2
Перевод с английского канд. физ.-мат. наук В. А. Гергеля, канд. физ.-мат.
наук Н. В. Зыкова, д-ра физ.-мат. наук Б. И. Фукса и канд. физ.-мат. наук
Р. 3. Хафизова
под редакцией
д-ра физ.-мат. наук Р. А. Суриса
Москва "Мир" 1984
ББК 32.852 3-58 УДК 621.382
Зи С.
3-59 Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 2. Пер. с англ.
- 2-е перераб. и доп. изд. - М.: Мир, 1984. - 456 с., ил,,
Монография написана известным американским специалистом в области
полупроводниковой электроники. В переводе на русский язык выходит в двух
книгах. Книга 2 посвящена физике приборов на туннельном эффекте и
оптоэлектронных устройств (светодиодов, лазеров, фотодетекторов и
солнечных батарей).
Для научных работников и инженеров, работающих с области электроники и
вычислительной техники, а также студентов старших курсов вузов,
0 2403000000-431, __ с_ , ББК 32.852
3' 041 (01)-84~ 157-Wl 1 6Ф 0.32
Редакция литературы по новой технике
(c) 1981, by John Wiley and Sons, Inc.
All rights reserved. Authorized translation from English language edition
published by John Wiley and Sons, Inc.
(c) Перевод на русский язык, "Мир", 1984
Глава 8
МОП-ТРАНЗИСТОРЫ
8.1. ВВЕДЕНИЕ
Полевой транзистор со структурой металл-окисел-полупроводник (МОП-
транзистор) 1 в настоящее время является основным элементом сверхбольших
интегральных схем (СБИС), таких, как микропроцессоры и полупроводниковые
запоминающие устройства. В последнее время они находят широкое применение
и в мощных переключающих схемах. Принцип работы поверхностного полевого
транзистора впервые предложен Лилиен-фельдом [II и Хейлом [2] в начале
30-х годов. Позднее, в конце 40-х годов, теорию работы этих приборов
развивали Шокли и Пирсон [3]. В 1960 г. Канг и Аталла [4] изготовили
первый кремниевый МОП-транзистор, используя термическое окисление.
Основные характеристики МОП-транзисторов затем исследовали Ихантола и
Молл [5, 6], Са [7], Хофштейн и Хейман [8]. Для ознакомления с
современным состоянием технологии, применений и физики МОП-транзисторов
можно рекомендовать обзорные статьи Уолмарка и Джонсона [9], Ричмана [10]
и Брюса [11].
Поскольку ток в МОП-транзисторах переносится в основном носителями только
одного типа (например, электронами в "-канальных приборах), МОП-
транзисторы обычно относят к классу униполярных приборов. Работа других
приборов этого класса - полевых транзисторов с р-"-переходом в качестве
затвора (JFET) и полевых транзисторов с затвором Шоттки (MESFET) - была
рассмотрена в гл. 6. Хотя к настоящему времени известны МОП-транзисторы,
изготовленные на различных полупроводниковых катерналах, таких, как Ge
[12], Si и GaAs [13], с использованием различных диэлектрических слоев
(Si02, Si3N4 и А1203), наибольшее распространение получили МОП-
транзисторы на Si- Si02.
Сначала мы рассмотрим основные характеристики обычных, так называемых
длинноканальных МОП-транзисторов, в которых
х) Приборы этого типа в зарубежной литературе носят разные названия, в
том числе MOSFET (metal - oxide - semiconductor field-effect transistor,
т. e. полевой транзистор металл - окисел - полупроводник), IGFET (insula-
ted-gate field-effect transistor, т. e. полевой транзистор с
изолированным затвором), MISFET (metal - insulator - semiconductor field-
effect transistor, т. e. полевой транзистор металл - изолятор -
полупроводник), MOST (metal - oxide semiconductor transistor, т. e.
транзистор металл - окисел - полу-Гм%-тДНИК^' (r) отечественной литературе
наиболее часто используются термины т Ю11-транзистор" и "МДП-транзистор".
- Прим. перев.
6
Глава 8
1
f
1
&
<
*4
C3
4
Рис. 1. Зависимость характерного размера отдельного прибора в ин^Г'
ральных схемах коммерческого на" ?начеиия о времени 114 J.
Год
длина канала L значительно превышает сумму толщин обедненных слоев стока
и истока (Ws 4~ WD) 1. Это поможет также понять специфику работы так
называемых короткоканальных приборов, в которых L ^ (№s + WD). Данные,
представленные на рис, 1, показывают, что с 1959 г. - "начала эры
к < t 16М
§ т
64k
4k
<01 ? 256
16
Vi 1
1
i ¦О4'
" <¦ \ \\ ж Pi
i '/ш A > a ¦
/
J
/ ?
1960
1970
1980
Год
1990 2000
Рис. 2. Зависимость сложности интегральных схем от времени [15].
д - МОП-память; EI - МОП-логика; • - би" полярная логика.
х Эти термины определены в разд. 8.2,
МОП-транзисторы
7
интегральных схем" - и до настоящего времени характерный размер
отдельного элемента уменьшался, а число компонентов в одном кристалле
соответственно увеличивалось экспоненциально во времени [14]. Ожидается,
что "скорость" этих процессов в ближайшее время должна существенно
