در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.Sc.” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی برق – الکترونیک

عنوان:

تأثیر توزیع ناخالصی های بستر بر عملکرد تزانزیستور MOSFET با آلایش هاله گون در سورس و درین

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده
با تغییر مقیاس ترانزیستورها برای بهبود عملکرد و کاهش هزینه ساخت، آتار کانال کوتاه مانند پیچش ولتاژ آستانه و اثر DIBL که قبلا در ترا نزیستورهای کانال طویل به چشم نمی آمدند ایجاد می شوند که موجب اختلال در عملکرد ترانزیستورها می شوند. یکی از روشها برای از بین بردن آثار کانال کوتاه ایجاد آلایش هاله کون و تغییر ناخالصی بستر می باشد. ترانزیستوری با طول کانال موثر 90 نانومتر شبیه سازی شده و منحنی های Id-Vd و Id-Vg را رسم کرده و با ایجاد آلایش هاله گون و تغییر ناخالصی بستر اثر کانال کوتاه را بهبود می دهیم.
دراین گزارش، در فصل اول به مطالعه آثار کانال کوتاه در ترانزیستورهای تغییر مقیاس یافته و مطالعه آلایش بستر می پردازیم. در فصل دوم مهندسی کانال را که شامل ایجاد آلایش SSR و همچنین ایجاد آلایش هاله گون می باشد، برای کاهش اثرات کانال کوتاه مورد مطالعه قرار می دهیم. در فصل سوم تاثیر ایجاد آلایش هاله گون تحت انرژی و زوایای مختلف رابر حاملهای داغ مطالعه می کنیم. در این فصل نشان میدهیم که ایجاد آلایش هاله گون با زاویه ای بزرگتر یا انرژی بیشتر باعث بهبود پیچش ولتاژ آستانه میشود اما در عین حال این آلایش باعث ایجاد میدان الکتریکی بزرگتری در نواحی امتداد یافته سورس و درین میشود. پس اثر حاملهای داغ در این نواحی بیشتر میشود و نشان میدهیم که ترانزیستورهای دارای آلایش هاله گون ایجاد شده با انرژی پایین تر و زاویه بزرگتر نسبت به ترانزیستورهای دارای آلایش هاله گون ایجاد شده با انرژی بالاتر و زاویه کوچکتر دارای اثر حاملهای داغ کمتری خواهند بود . در این فصل نشان می دهیم که Ib به تنهایی معیار مناسبی برای نشان دادن اثر حاملهای داغ در فناوری MOS نیست. همچنین تاثیر تغییر در اندازه کاشت ناخالصی در آلایش هاله گون و LDD را بر حاملهای داغ مطالعه میکنیم.
در فصل چهارم به شبیه سازی ترانزیستور با آلایش هاله گون توسط نرم افزار GENESISe می پردازیم. در این شبیه سازی ترانزیستور را از تلفیق دو نرم افزار dessis و dios که غیر از ئی از نرم افزار GENESISe هستند ایجاد می کنیم. و نتایج شبیه سازی را در ترانزیستورهای تغییر مقیاس یافته با آلایش هاله گون و بدون آلایش هاله گون مقایسه میکنیم . می بینیم که با ایجاد آلایش هاله گون اثر DIBL و پیچش ولتاژ آستانه و همچنین IOFF بهبود می یابد. در فصل پنجم به نتیجه گیری و پیشنهاد برای ادامه پروژه می پردازیم.
مقدمه
صنعت ساخت قطعات الکترونیک پیشرفتهای قابل توجهی از نظر سرعت و قابلیت عملکرد و هزینه داشته می باشد این نتایج ناشی از کوچک کردن ابعاد ترانزیستور بوده می باشد. اما در عین حال معضلات زیادی در کاهش مستمر ابعاد ترانزیستور به وجودمی آید. بعضی از این آثار عبارتند از اثرات کانال کوتاه DIBL، پیچش ولتاژ آستانه. این آثار موجب اختلال در عملکرد ترانزیستور می شوند. پس فهم محدودیتهای تغییر مقیاس و راههای کاهش اثرات کانال کوتاه برای ما اهمیت دارد.
فصل اول
مطالعه تاثیر تغییر مقیاس بر عملکرد ترانزیستور و چگونگی آلایش در بخش های مختلف ترانزیستورهای تغییر مقیاس یافته
1-1- تغییر مقیاس ترانزیستور و قانون مور
طی سه دهه گذشته، صنعت الکترونیک پیشرفتهای جالب توجهی داشته می باشد. حداکثر سرعت پالس ساعت پردازش مرکزی (cpu) از 100 کیلوهرتز در سال 1971 به بیش از 1/4 گیگاهرتز در سال 2000 افزایش یافته می باشد. یعنی مقدار آن 10 برابر شده می باشد. طی همین مدت، هزینه کامپیوترها با افزایش تعداد کامپیوترهای شخصی کاهش یافته می باشد. بهبودهای قابل ملاحظه ای در نسبت قیمت/ عملکرد داشته ایم که در تاریخ تولید بشر بی سابقه بوده می باشد. این نتایج ناشی از موفقیت در صنعت نیمه هادیها در کوچک کردن ابعاد ترانزیستور بوده می باشد.
طول گیت ترانزیستور از 10 میکرومتر در سال 1971 به 0/8 میکرومتر در سال 2000 کاهش یافته می باشد. این امر موجب افزایش سرعت پالس ساعت (با کاهش مسیر سیگنال) و همخوانی با قانون مور (که میگوید تعداد ترانزیستورها در یک مدار یکپارچه هر 18 ماه دوبرابر میشود) شده می باشد. این امر نه تنها موجب بهبود عملکرد تراشه میشود بلکه موجب کاهش اندازه ساخت سیلیکون مصرفی و کاهش هزینه تولید میگردد که آنهم به نوبه خود از تغییر مقیاس MOS ناشی می گردد.
در عین حال، چالش های زیادی برای کاهش مستمر ابعاد ترانزیستور هست. مثلا افزایش میدان الکتریکی و شکست سوراخی و اثر DIBL و غیره مانند مشکلاتی می باشد که با تغییر مقیاس ایجاد میشود. این به آن معنا می باشد که فقط تغییر مقیاس ترانزیستور برای بهبود عملکرد ترانزیستور کافی نیست. فهم محدودیت های تغییر مقیاس و چگونگی ارتباط آنها به پارامترهای مختلف ترانزیستور در طراحی ترانزیستورهای نسلهای بعدی اهمیت دارد.
2-1- روش پژوهش
انجام آزمایشهای فیزیکی در مورد آلایش مستلزم مطالعه آلایش چندبعدی و پس کار دشواری می باشد، همچنین اندازه گیری دقیق پارامترهای ترانزیستورهای ساخته شده، و تعیین اندازه دقیق تاثیر آلایش بستر بر عملکرد کاری دشوار و مستلزم ساخت ترانزیستور به صورت آزمایشگاهی می باشد. شکل 1-1 شمائی از روش بکار رفته در تحقیقات را نشان می دهد.
به جای آزمایش فیزیکی، شبیه سازیهای TCAD مورد بهره گیری قرار می گیرد. برای تعداد زیادی از طراحی ترانزیستورهای شبیه سازی شده، مولفه های مقاومتی، فیزیکی، ولتاژ آستانه و خصوصیات Ion-Ioff برای هر ترانزیستور استخراج شده و مقایسه می گردد و از آنجا حدود تغییر مقیاس با در نظر داشتن آلایش بستر تعیین می گردد.
چند نکته در اینجا قابل ذکر می باشد. نخست آنکه بهره گیری از شبیه سازی های TCAD مزایای بسیاری دارد. به گونه ای که پیش بینی نسبتا دقیقی از آلایش بستر و پروفیل آلایش ترانزیستورهای شبیه سازی شده را قبل از آنکه ساخته گردد ممکن می سازد. بعلاوه امکان آنرا به وجودمی آورد که عملکرد بسیاری از ترانزیستورها را با هم مقایسه کنیم. تطبیق نتایج حاصله با نتایج تجربی باعث صرفه جویی زیادی در هزینه و زمان طراحی می گردد. بعلاوه این روش شبیه سازی امکان مطالعه کمیت های داخلی ترانزیستور را که امکان آزمایش آنها عملا وجود ندارد فراهم می آورد.
همچنین میدانیم یکی از جنبه مهم در طراحی هر ترانزیستور معیارهای مورد بهره گیری برای مقایسه ترانزیستورهای مختلف می باشد. چند معیار متداول مثل ولتاژ آستانه و منحنی های Ion-Ioff باهم مقایسه می شوند.
همچنین تاثیر مدلهای قابلیت حرکت مورد مطالعه قرار می گیرند. در این فصل با فرض آنکه آلایش کانال ترانزیستورها یکنواخت می باشد و نیز اینکه آلایش سورس / درین را میتوان به صورت ساده با تابع نمائی در جهات افقی و عمودی تعریف نمود، کار را شروع می کنیم. این مفروضات را مجدداً در بخشهای بعدی مورد مطالعه قرار می دهیم. این روش به ما کمک می کند که تاثیر جنبه های مختلف طراحی ترانزیستور بر رفتار آنرا حذف کنیم و به فهم درستی ازمطالعه تاثیر آلایش بستر برسیم.
تعداد صفحه : 125
قیمت : 14700 تومان

 

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار ارشد رشته برق قدرت: برنامه ریزی تولید واحدهای تولیدپراکنده در سیستم های قدرت هایبرید

***

—-

پشتیبانی سایت :       

****         serderehi@gmail.com

دسته‌ها: مهندسی برق