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

На рис.. 2.25, в показан р-канальный полевой транзистор с р/г-переходом, в котором канал получен имплантацией бора. Поскольку доза имплантации контролируется с высокой степенью точности, можно получать заданные значения параметров транзистора, таких, как напряжение отсечки Vp и ток Ijgs (ток исток сток при напряжении затвор - исток Ygs = 0). Этот прибор в принципе изготовляется по той же технологии, что и /гр/г-трап-зистор, но технологический цикл содержит три дополнительные операции: фотолитографии, имплантации ионов бора и отжи1а.

2.12. МОП-транзисторы для ИС

На рис. 2.27 показаны два р-канальных МОП-транзистора, размещенные на общей подложке из кремния /г-гипа. Видно, что структуры такого типа автоматически оказываются изолированными друг от друга. Толщина оксидного слоя, находящегося под электродом затвора, составляет всего 50-100 нм, тогда как окисел, лежащий за пределами транзисторной структуры (маскирующий окисел), имеет толщину 1,0-1,5 мк.м. При подаче на затвор отрицательного напряжения, превышающего пороговое напряжение Vt, на поверхности кремния под затворным окислом образуется инверсионный слой р-типа. Этот слой служит проводящим

Истон Зат9ар--/С-


маснис/ ,ийониссл /Тодлсжна п-типа Рис. 2.27. Самоизоляция МОП-транзисторов в ИС.

каналом между р"-областями истока и стока. Напряжение, необходимое для инверсии поверхности кремния п-типа, находящейся под толстым маскирующим окислом, гораздо больше порогового иапряжения затвора, которое обычно лежит в пределах от -2 до -10 В. Такое различие пороговых напряжений непосредственно определяется различием толщин маскирующего и подзатворного окислов Напряжение, необходимое для инверсии поверхности кремния «-типа, лежащей под маскирующим окислом, превышает максимальное отрицательное напряжение схемы так что металлизация, лежащая поверх маскирующего окисла, не может привести к появлению инверсионного слоя. Отсюда ясно, что между двумя соседними МОП-транзисторами не может



образоваться никаких проводящих р-каналов. Таким образом, этп МОП-структуры являются самоизолирующимися и не требуют проведения специальной изолирующей диффузии или применения каких-либо других методов изоляции. По этой причине, а также благодаря простой геометрии МОП-приборов площадь, занимаемая одним таким транзистором на кристалле ИС, много меньше, чем площадь, занимаемая биполярным транзистором.


Ладлежт п-щипа. а.


damffap

1- 1 1

1 I

\ 1

1 1

-J 1

- 1,5d-»

- -t

Стон

-*-d-*-

Рис. 2.28. а - р-канальный МОП-транзистор в ИС; б - топология р-каналь-

ного МОП-транзистора

На рис, 2.28 показаны поперечное сечение и вид сверху р-канального МОП-транзистора, занимающего минимальную площадь ИС. Если в качестве проектной нормы для всех зазоров и промежутков принять величину d, габаритные раз.меры транзистора будут приближенно определяться как L = 1 ,Ы и IF = 3tf, а его площадь будет равна А = LW = 22,5d. Между тем минимальная площадь, занимаемая биполярным транзистором (это транзистор с одной полоской базовой и одной полоской коллекторной металлизации), составляет 165d. Таким образом, для МОП-транзисторов может быть получена гораздо более высокая плотность упаковки.

При 10-мкм проектной норме р-канальный МОП-транзистор занимает площадь А = 0,0023 мм, что соответствует плотности упаковки 444 транзистор/мм При 5-мкм проектной норме пло-



щадь транзистора уменьшается до ~ 0,0006 мм а плотность упаковки возрастает до 1800 тpaнзиcтop/мм Таким образом, на кристалле ИС размером 1 смх1 см может поместиться 180 тыс. транзисторов.

Если р-канальные МОП-транзисторы обычно не требуют принятия специальных мер для изоляции активных структур, то


\ нанала.

(сграни читали кашли) а.

ЛеРлржна р-типа.

Испсн

/----л /•


ИанналегираРанная аРласт Манналегира&анныйрлай ранила (5ир) ргран и чения наналаГРир)

Htu/ ,и LM Жрлажлар-типа•y-rsРмcm

б см З(рар)

Рнс. 2.29. Структуры л-канальных МОП-транзисторов с охранными кольцами (ограничителями канала): а - структура с диффузионным кольцом p-типа; б - структура с ограничительным слоем, полученным имплантацией ионов бора.

в случае «-канальных приборов такие меры могут потребоваться, особенно при сравнительно малой концентрации примеси в подложке. Из-за присутствия в оксидном слое положительно заря-л<енных ионов (таких, как Na" и К") может происходить снижение порогового напряжения и как результат формирование проводящих каналов между различными п-канальными МОП-транзисторами. Чтобы этого избежать, транзисторные структуры окружают охранными кольцами р+-типа. Существует и такой метод, как имплантация ионов бора в участки поверхности р-подложки, расположенные между транзисторными структурами; благодаря повышению суммарной концентрации акцепторов исключается возможность инверсии поверхности. На рис. 2.29 показаны два типа структур л-канальных МОП-транзисторов с охранными кольцами.



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