相比传统工艺,High-K金属栅极工艺可使漏电减少10倍之多,使功耗也能得到很好的控制。而且,如果在相同功耗下,理论上性能可提升20%左右。正是得益于这种新技术,Intel的45nm工艺在令晶体管密度提升近2倍,增加处理器的晶体管总数或缩小处理器体积的同时,还能提供更高的性能和更低的功耗,令产品更具竞争力。
此外,我们要知道High-K栅电介质技术,相比以往的氮氧化合物/多晶硅栅堆叠技术成本会有所增加,而Intel为了保持工艺技术上的领先,不惜高成本采用了High-K栅电介质技术,我们也可以看出Intel对45nm处理器能否取得成功相当重视。而由于High-k闸极电介质和现有硅闸极并不兼容,Intel全新45nm晶体管设计也必须开发新金属闸极材料,目前新金属的细节仍属商业机密,Intel现阶段尚未说明其金属材料的组合。
NMOS晶体管的工作原理:在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底(提供大量可以动空穴)上,制作两个高掺杂浓度的N+区(N+区域中有大量为电流流动提供自由电子的电子源),并用金属铝引出两个电极,分别作漏极D和源极S。然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极(通常是多晶硅),作为栅极G。在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的。NMOS晶体管简介:NMOS英文全称为:N-Mental-Oxide-Semiconductor。 意思为N型金属-氧化物-半导体,而拥有这种结构的晶体管我们称之为NMOS晶体管。 MOS晶体管有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,由NMOS组成的电路就是NMOS集成电路,由PMOS管组成的电路就是PMOS集成电路,由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路,即CMOS电路。能实现通、断变换半导体有如三极管,MOSFET,SSR等,它们的导通特性基本相同:如MOSFET 金属-氧化层半导体场效晶体管,简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor, MOSFET)
导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。
NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,使用与源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。
个NMOS晶体管的立体截面图左图是一个N型 MOSFET(以下简称NMOS)的截面图。如前所述,MOSFET的核心是位于中央的MOS电容,而左右两侧则是它的源极与漏极。源极与漏极的特性必须同为N型(即NMOS)或是同为P型(即PMOS)。右图NMOS的源极与漏极上标示的“N+”代表著两个意义:⑴N代表掺杂(doped)在源极与漏极区域的杂质极性为N;⑵“+”代表这个区域为高掺杂浓度区域(heavily doped region),也就是此区的电子浓度远高于其他区域。在源极与漏极之间被一个极性相反的区域隔开,也就是所谓的基极(或称基体)区域。如果是NMOS,那么其基体区的掺杂就是P型。反之对PMOS而言,基体应该是N型,而源极与漏极则为P型(而且是重(读作zhong)掺杂的P+)。基体的掺杂浓度不需要如源极或漏极那么高,故在右图中没有“+”。
对这个NMOS而言,真正用来作为通道、让载流子通过的只有MOS电容正下方半导体的表面区域。当一个正电压施加在栅极上,带负电的电子就会被吸引至表面,形成通道,让N型半导体的多数载流子—电子可以从源极流向漏极。如果这个电压被移除,或是放上一个负电压,那么通道就无法形成,载流子也无法在源极与漏极之间流动。
假设 *** 作的对象换成PMOS,那么源极与漏极为P型、基体则是N型。在PMOS的栅极上施加负电压,则半导体上的空穴会被吸引到表面形成通道,半导体的多数载流子—空穴则可以从源极流向漏极。假设这个负电压被移除,或是加上正电压,那么通道无法形成,一样无法让载流子在源极和漏极间流动。
特别要说明的是,源极在MOSFET里的意思是“提供多数载流子的来源”。对NMOS而言,多数载流子是电子;对PMOS而言,多数载流子是空穴。相对的,漏极就是接受多数载流子的端点。
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