从基础谈起 漏电现象影响制程更新

●　从基础谈起 漏电现象影响制程更新

　　Z博士：当然有啊，现在我们所知的就是“高-k栅介质和金属栅极”这两个技术，据说它们是英特尔进军45纳米的保障。不过这个解释起来就非常枯燥了，估计你是没耐心听的。

　　土老冒：你怎么就知道我没耐心听啊？我还偏要听，赶紧告诉我！

　　Z博士：这得从晶体管技术的局限说起。尽管我们今天看来，摩尔定律仍然发挥着它的效力，但实际上它却受到了很大的阻碍。由于晶体管技术的不断进步，芯片核心的不断缩小，其集成度总是不断地提高。晶体管发热和电流泄露的问题开始变得越来越严重，如何解决这个问题是半导体厂商一直以来最头疼的事情。

　　土老冒：等等，您先告诉俺什么是晶体管吧，否则俺越听越头疼。

晶体管之父——肖克利博士（William Shockley）

　　Z博士：关于什么是晶体管，解释起来又非常麻烦，我建议大家去百度百科里自己学习，相关知识请点击此处，总之可以将其看作是芯片的“细胞”。

　　利用晶体管的导通状态和断路状态就可以处理电子数据中的“0、1”。一个基本的晶体管包括栅电极、源极和漏极，电流是否能从源极到漏极，栅电压的高低主宰着一切。

　　土老冒：我听不懂！能不能说得简单点？

　　Z博士：……这样吧，我们可以将源极和漏极看作是电路的正极和负极，栅电压就是连接它们的开关，当栅电压低的时候，开关断开，源极和漏极之间的电流不能相互结合；而当电压高的时候开关就闭合，电流就能从源极到漏极。

　　土老冒：大概听得懂一些了，不过您给我们讲这些，有什么用呢？它与45纳米技术有关系吗？

　　Z博士：将这些主要是要引出“漏电”这个概念来。我们经常在一些介绍CPU的文章中会发现“漏电”这个词语，它到底是什么意思呢？

　　土老冒：不会是因为栅电压出了问题吧？

晶体管结构简图

　　Z博士：不仅仅是这样。听好了：源极中一般会包含一种掺杂了某些降低电阻杂质的硅（通常叫做涂层硅），晶体管中的电流由它产生。同样的，漏极中也有这种杂质，漏极中的这种杂质是电流的流向部分。晶体管是对称的，电流可以从源极到漏极，也可以从漏极到源极。

　　而源极和漏极之间的栅电极则是由多晶硅或者原子随意排列且不形成网格状结构的硅构成的，它的电流状态决定着晶体管是否打开。源极和漏极之间有一个晶体管结构的硅构成的通道，当晶体管处于打开状态时，电流流经这个通道。

　　土老冒：接下来呢？

　　Z博士：栅电极下方有一种用于隔离栅电极和通道的栅介质，这种介质通常包含二氧化硅。在理想状态下，栅介质是一种完美的绝缘体，在栅电极增加电压时电流就会通过，反之，电流就不能通过。不过事实总会与理想状态不一样，因为在不加电压的情况下可能也会有微弱的电流通过栅介质，这就是我们通常所说的“漏电”。