Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [ 26 ] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

электрода. При отрицательном смещении на затворе ток через него очень мал.

GaAs /г-типа значительно превосходит кремний по подвижности электронов: в GaAs подвижность электронов составляет 8500 см/В-с, а в слаболегированном кремнии - 1400 см/В-с. Столь высокая подвижность электронов в сочетании с очень малой длиной канала (-~ 1 мкм) обеспечивает очень малые времена переноса электронов в канале и, следовательно, позволяет создавать приборы с очень высоким быстродействием, способные работать на частотах порядка нескольких гигагерц.

2.7. Технологический цикл изготовления МОП-транзистора

На рис. 2.10, а показано поперечное сечение простого /г-канального МОП-транзистора с алюминиевым затвором. Ниже приводится последовательность технологических операций для производства этого прибора.


Тмстыи NapHupi/K>uiuu, Тонний шВэа-трМи.и

Лшржна- Р/пипа.

VhWpum шара.

Длит тнш Мит)


Рнс. 2,10, ЙОП-рдызвстор с я-каналом: а - перспективный вад-с «ки сечением; б - вид сверху.




Тон ний прКэатррмр/й рнисел,30-8С Несложна из нремния п-тира

Рис, 2,11. МОП-транзисторы с р-каналом в ИС.

6. Окисление: выращивание очень тонкого оксидного слоя поверх области канала. Этот подзатворный окисел обычно имеет толщину 30-80 нм (рис. 2.11) и выращивается в очень тщательно контролируемых условиях, чтобы свести к минимуму его загрязнение примесями, в частности щелочными ионами (Na+, К и др.).

7. Третья операция фотолитографии: контактные окна.

8. Нанесение металлизации: тонкая пленка алюминия.

9. Четвертая операция фотолитографии: рисунок электрода затвора и контактной металлизации истока и стока.

10. Вжигание контактов.

11. Нанесение металлизации на тыльную сторону пластины.

2.7Л. МОП-транзистор с самосовмещенным затвором: решение проблемы емкости перекрытия. Чтобы произошло отпирание ЛЮП-транзистора, на всем расстоянии .между областями истока и стока должен быть сформирован проводящий канал в виде поверхностного инверсионного слоя. Таким образом, электрод затвора должен перекрывать всю область между истоком и стоком. Для компенсации возможных ошибок совмещения с шаблоном при фотолитографии длина затвора выбирается таким образом, чтобы его края немного перекрывали края областей истока и стока. Такое перекрытие зачастую составляет около 5 мкм. В результате создается небольшая емкость перекрытия между затвором и истоком и между затвором и стоком Cg. Эти емкости обычно составляют 1-3 пФ. Особый интерес представляет ем-

1. Исходный материал: кремний р-типа с удельным сопротивлением 10 Ом-см.

2. Окисление: термическое выращивание окисла толщиной ~1000 нм.

3. Первая операция фотолитографии: окна в окисле для диф-фузии истока и стока.

4. Диффузия фосфора: /г+-диффузия для получения областей истока и стока,

5. Вторая операция фотолитографии: удаление окисла, лежащего над областью канала, между истоком и стоком.

Толстый маснирующий Истон ЗатЗор Стон сниселбоо-оот




кость затвор-сток, так как она является емкостью обратной связи между выходом (стоком) и входом (затвором) и ее влияние на входную емкость МОП-транзистора увеличивается благодаря эффекту Миллера.

На рис. 2,12 показана структура МОП-транзистора с «самосовмещенным» затвором. Технологический цикл для этого прибора такой же, как и для обычного МОП-транзистора с р-каналом, за исключением того, что диффузионные области истока и стока не доходят до затвора. Путем имплантации ионов бора создаются

Пшт ЗатЗер Гтан

Рис. 2.12. МОП-транзистор с самосовмещенным затвором, полученный ионной нм- ----, ,

плантацией. 1/аласти,палс/ченше

имплантацией ионоа аара.

Ладлажна из нрамиия п-типа

р-области, являющиеся продолжениями областей истока и стока и доходящие до самых краев затвора. Ионы бора с энергией ~ 100 кэВ способны проникать сквозь тонкий подзатворный окисел, но не проходят через гораздо более толстый электрод затвора и через толстый маскирующий окисел. Таким образом, электрод затвора служит маской при имплантации, так что области истока и стока оканчиваются непосредственно у краев затвора и емкость перекрытия сводится к минимуму. Отжиг после Ихмплантации проводится при сравнительно низких температурах (400-500 °С), поэтому боковая диффузия имплантированных ионов бора под затвор пренебрежимо мала.

С помощью ионной имплантации удается также регулировать пороговое напряжение Ут МОП-транзистора. Для этого илшланти-руют очень малую дозу ионов низкой энергии (10"-10 см, ~30 кэВ) в область канала, изменяя таким образом концентрацию примеси у поверхности кремния. Зтот метод оказывается особенно полезным при изготовлении МОП-транзисторов с п-каналом, где пороговое напряжение бывает слишком низким (<1 В); для многих применений, в том числе для большинства цифровых схем такого порогового напряжения явно недостаточно. В подобных приборах с помощью имплантации малых доз ионов бора удается повысить эффективную концентрацию примеси у поверхности юдложки р-типа и таким путем повысить пороговое напряжение до приемлемого уровня.

Еще одна структура транзистора с самосовмещенным затвором Показана на рис. 2,13. Здесь используется затвор из поликристал-•ического кремния («поликремния»), или тугоплавкого металла



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [ 26 ] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193