CMOS技术中的热载流子效应：原因、影响及解决方法

引言随着MOSFET通道长度的不断缩小以及具有良好性能参数的芯片被动器件（如电感器）的比例增加，CMOS技术已成为实现射频（RF）电路模块（如低噪声放大器（LNA）、振荡器和混频器）的可行选择[1-8]。然而，通过缩短MOSFET通道长度，与短通道效应相关的问题（如漏极诱导势垒降低（DIBL）[9]、穿透和热载流子）变得重要[10]。在NMOSFET中，将偏压电压施加到器件的端口自然导致器件内部出现电场。在饱和工作模式下，在靠近漏极的通道一部分称为挤压区域中，反转层几乎完全消失，并且该区域的电场显着高于通道的其余部分[11]。当载流子进入这个区域时，它们获得高能量，因此被称为热载流子。当热载流子流向漏极时，其中一些会与硅原子碰撞并产生新的电子-空穴对。这个过程称为雪崩，类似于反向偏置pn结的击穿。在雪崩过程中，由雪崩过程产生的新电子和空穴分别被漏极和衬底端口带走。通过衬底端口流动的电流称为Isub。在雪崩过程中，热载流子也可以撞击硅和二氧化硅之间的原子键。