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Without a Halo Implant

在任何 PN 結(jié)中，總會(huì)存在一個(gè)“耗盡區(qū)(depletion region)”，這是一個(gè)沒有帶電載流子的區(qū)域。PN 結(jié)一側(cè)的所有正電荷必須與另一側(cè)的所有負(fù)電荷數(shù)量相等，這樣才能保持電荷的平衡。

當(dāng) PN 結(jié)由重?fù)诫s Extension implant (LDD or S/D)（eg. P-doped 1015 ions cm-2）和輕摻雜（eg. N-doped 1012 ions cm-2）的 N-WELL 組成時(shí)，耗盡區(qū)將深入到輕摻雜的  N-WELL 中，從而使得 N-WELL 中足夠的電荷能夠被捕獲，以中和擴(kuò)展區(qū)(耗盡區(qū))中所有相反極性的電荷。

當(dāng)柵極 Length 極短時(shí)，晶體管源極和漏極耗盡區(qū)的下邊界會(huì)發(fā)生接觸，從而導(dǎo)致一種被稱為“Punch-through”的擊穿狀況。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，晶體管本應(yīng)處于 OFF 狀態(tài)，但是卻會(huì)處于 ON 狀態(tài)。

With a Halo Implant

通過植入比 N-WELL 高劑量的 N 型 Halo 植入物（eg. N-doped 1013 ions cm-2），在 PN 結(jié)的阱側(cè)提供了更多的電荷，以平衡PN結(jié)延伸側(cè)的相反電荷。

這意味著耗盡區(qū)的下邊界不會(huì)延伸到 N-WELL深處，從而避免了 Punch-through。Halo 植入物僅略微延伸到柵極邊緣下方，且不在柵電極下方的大部分 channel 區(qū)域中，因此它不會(huì)降低 carrier mobility.

Halo Implant 的作用有：

①抑制漏致勢(shì)壘降低（DIBL），②調(diào)節(jié)閾值電壓（Vth），③改善亞閾值特性（SS），④抑制穿通效應(yīng)（Punch-Through）

Reference:

1.Figure from Threshold Systems.