在现代电子技术中,MOS 是一种常用的半导体器件,由于其结构简单、制作工艺成熟、可靠性高、功耗小等优点,因此被广泛应用于各种电路中。其中,MOS 电阻小是其重要特点之一,下面从物理机制、工艺制造等几个方面来解释为什么 MOS 电阻小。
MOS 是“金属-氧化物-半导体场效应管”的缩写,其结构类似于一个电容器。其中,金属电极与半导体中的 n 型材料形成“P-N 接触”,称为“金属场板”;金属电极与氧化物之间的空间称为“栅极间隙”;氧化物与半导体中的 p 型材料形成 P-N 接触,称为“衬底”。
通过调节栅极间隙的电势,可控制场板-衬底间导电性能的变化。在 MOS 这种结构的半导体元件中,电阻是与栅长、栅极氧化层厚度以及材料掺杂浓度等有关的,其中最主要的因素是“栅长”。
目前,在 MOS 制造工艺中,采用了越来越细的工艺线宽,从 10 毫米到 5 毫米,再到 3 毫米,甚至有了 2 毫米以下的微型电子器件。这种制造工艺的发展,有利于提高 MOS 的刻蚀精度,从而控制电阻。
此外,制造工艺中还加入了很多新的工艺步骤,如“快深刻蚀技术”、“超低温多晶硅技术”等。这些先进的工艺技术,不仅可以降低 MOS 的电阻,还能提高 MOS 的阈值电压,提高 MOS 的加工精度。
表面态是指有部分表层原子与外界的形成氧化物或其他物质接触后而产生的其它元素离子(如氧原子)的吸附作用。 MOS 的设备和材料设计几乎都是以表面态优化为前提的,通过表面态来调节 MOS 材料电性结构,可以实现器件特性的任意变化。
现代电子器件材料的表面态问题已经成为了制造芯片的重要技术问题之一。与材料堆积中较深的损伤形成不同,表面杂质、缺陷和氧化物等对芯片性能的影响更加致命。为了保证 MOS 的稳定性,制造商通常需要通过增加氧化物的厚度来处理器件表面态问题。