close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11992

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 11992
(13) C1
(19)
H 01L 29/00
МОП-ТРАНЗИСТОР СО ВСТРОЕННЫМ КАНАЛОМ
(21) Номер заявки: a 20060827
(22) 2006.08.07
(43) 2007.04.30
(71) Заявитель: Производственное республиканское унитарное предприятие "Завод полупроводниковых
приборов" (BY)
(72) Авторы: Леонов Николай Иванович;
Дударь Наталия Леонидовна; Лемешевская Алла Михайловна; Шведов
Сергей Васильевич; Сякерский Валентин Степанович; Емельянов Виктор Андреевич (BY)
(73) Патентообладатель: Производственное
республиканское унитарное предприятие "Завод полупроводниковых приборов" (BY)
(56) US 5885874 A, 1999.
KR 920006431 B1, 1992.
JP 2002270827 A, 2002.
JP 9045920 A, 1997.
JP 55093270 A, 1980.
BY 11992 C1 2009.06.30
(57)
МОП-транзистор со встроенным каналом, содержащий области стока, истока и встроенного канала, выполненные в области с противоположным упомянутым областям типом
проводимости, отличающийся тем, что выполнен с возможностью работы в диапазоне
приложенного обратного напряжения сток-исток от 0 до 12В посредством выполнения
встроенного канала с длиной, превышающей длину затвора, причем границы области стока и истока расположены на расстоянии, например, 1 мкм от границ затвора, а длина
встроенного канала при этом составляет 80 мкм.
Фиг. 2
Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к конструкции
МОП-транзисторов со встроенным каналом, и может быть использовано как в качестве
дискретного прибора, так и в качестве элемента при создании больших и сверхбольших
интегральных схем различного назначения.
BY 11992 C1 2009.06.30
Известна конструкция МОП-транзистора с металлическим затвором [1], имеющая области встроенного канала, истока, стока в подложке противоположного типа проводимости. Данная конструкция МОП-транзистора обладает следующими недостатками:
1) наличие металлического затвора ведет к ограничению по размеру минимальной
длины канала, так как используется несамосовмещенный процесс формирования областей
истоков и стоков;
2) наличие металлического затвора усложняет процесс создания транзисторов с тонким подзатворным окислом;
3) низкое пробивное напряжение сток-исток транзистора из-за высокой напряженности электрического поля в области высоколегированного стока.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному решению является конструкция МОП-транзистора с поликремниевым затвором [2], имеющая области стока, истока и встроенного канала, выполненные в области противоположного истоку, стоку, каналу
типа проводимости. Известному техническому решению присущ следующий недостаток:
ток стока открытого транзистора начинает существенно возрастать при более низких обратных напряжениях, прикладываемых к сток-истоковым областям, чем требуется при
создании интегральных схем с высоким напряжением питания (Епит 10 В).
Заявляемое изобретение решает задачу обеспечения постоянного тока стока в заданном диапазоне подаваемых на структуру транзистора обратных напряжений сток-исток.
Поставленная задача решается тем, что в МОП-транзисторе со встроенным каналом,
содержащем области стока, истока и встроенного канала, выполненные в области с противоположным упомянутым областям типом проводимости, с целью обеспечения постоянного тока стока в заданном диапазоне подаваемых на структуру транзистора обратных
напряжений (0÷12 В), области стока и истока транзистора отнесены на определенное расстояние от границ затвора, причем длина встроенного канала транзистора превышает длину его затвора. Использование идентичного или сходного конструктивного признака не
обнаружено. Пробивное напряжение между сток-истоковыми областями МОПтранзистора существенно зависит от напряженности электрического поля в местах перекрытия областей истока и стока с границей затвора, роль которого может выполнять слой
поликремния или металла. В этих местах пробой полупроводниковой структуры наиболее
вероятен, так как в них напряженность внутреннего электрического поля значительно
выше, чем в местах, удаленных от границ затвора, из-за более высокой концентрации
примеси в областях истока и стока. Наличие слаболегированного встроенного канала в
МОП-транзисторе у границы затвора снижает вероятность пробоя, что объясняется снижением напряженности внутреннего электрического поля вблизи границы затвора из-за
более низкой концентрации примеси в области встроенного канала в сравнении с истоком
или стоком. Совпадение границ сильнолегированных областей истока и стока с границами
затвора приводит к высоким значениям напряженности внутренних электрических полей
в структуре МОП-транзистора. При приложении к структуре МОП-транзистора обратных
напряжений сток-исток возникает так называемый эффект "горячих" носителей заряда,
который приводит к понижению пробивных напряжений транзистора. В случае, когда
сильнолегированные области истока и стока удалены от границ затвора (например, на 1
мкм), а вблизи границы затвора проходит слаболегированный канал, напряженность электрического поля резко снижается, эффект "горячих" носителей значительно ослабевает,
пробивное напряжение между областями стока и истока возрастает. В результате обеспечивается постоянный ток стока в заданном диапазоне подаваемых на структуру транзистора обратных сток-истоковых напряжений.
Сущность изобретения заключается в том, что в МОП-транзисторе области стока и
истока отнесены на определенное расстояние (например, на 1 мкм) от границ затвора,
причем длина встроенного канала превышает длину затвора, в результате чего ток стока
2
BY 11992 C1 2009.06.30
транзистора остается постоянным в заданном диапазоне (0÷12 В) подаваемых на структуру транзистора обратных напряжений сток-исток.
Конструкция МОП-транзистора со встроенным каналом известна [3], однако сравнение свойств заявляемого и известного решений показало, что именно увеличение длины
встроенного канала по сравнению с длиной затвора позволяет получить постоянное значение тока стока в заданном диапазоне подаваемых на структуру транзистора обратных
напряжений сток-исток.
На фиг. 1 изображена топология МОП-транзистора со встроенным каналом в соответствии с предлагаемым техническим решением, длина канала которого L превышает длину
затвора I на величину а со стороны левой и правой границ 1 затвора (в целом, на величину
2а); на фиг. 2 изображена вертикальная структура заявляемого МОП-транзистора со
встроенным каналом первого типа проводимости 1, сформированном в области второго
типа проводимости 2, длина канала которого L превышает на величину 2а длину I затвора
3 транзистора, отделенного от области канала подзатворным окислом 4, и имеющего
сильнолегированные области истока 5 и стока 6 первого типа проводимости; на фиг. 3
приведены зависимости тока стока Ic от обратного напряжения сток-исток Uси обр. прототипа - МОП-транзистора со встроенным каналом и поликремниевым затвором (график 1) и заявляемого МОП-транзистора со встроенным каналом, длина встроенного
канала в котором превышает длину его затвора (график 2); на фиг. 4 изображена полученная в процессе производства структура заявляемого МОП-транзистора со встроенным каналом N-типа 1, сформированного в кармане Р-типа 2, который, в свою очередь,
сформирован в подложке N-типа 3, с поликремниевым затвором 4, изолированным от области канала подзатворным окислом 5, с высоколегированными областями истока 6 и стока 7 N+-типа проводимости; на фиг. 5 приведена зависимость тока стока Ic от обратного
напряжения сток-исток Uси обр. МОП-транзистора со встроенным каналом, изображенного на фиг. 5.
Увеличение длины встроенного канала МОП-транзистора по сравнению с длиной затвора (фиг. 1-5) дало возможность получить постоянный ток стока в заданном диапазоне
прикладываемых к структуре транзистора обратных напряжений сток-исток.
Пример.
На фиг. 4 изображена структура МОП-транзистора со встроенным каналом 1, полученная в процессе производства, являющегося элементом интегральной схемы. Длина L
затвора 4 полученного транзистора составляет 78 мкм, расстояния от границ затвора до
границ областей истока 6 и стока 7 - по 1 мкм, то есть длина встроенного канала составляет 80 мкм. Толщина подзатворного окисла 5, полученная в процессе формирования структуры транзистора, dSiO2 = 25 нм; ширина затвора W = 18 мкм; доза ионного легирования
фосфором при формировании встроенного канала составила D = 0,08 мкКл/см2. При формировании структуры, изображенной на рис. 4, в подложке N-типа 3 методом ионного легирования бором и его последующей разгонки был получен карман Р-типа 2,
конфигурация которого определяется соответствующей фотолитографией. В кармане Ртипа при помощи ионного легирования фосфором был сформирован встроенный канал Nтипа, геометрические параметры которого заданы соответствующей фотолитографией.
Исток и сток N+-типа сформированы в кармане Р-типа в процессе общей фотолитографии.
На фиг. 6 показана зависимость тока стока от обратного напряжения сток-исток для
транзистора со структурой металл-окисел-полупроводник, изображенного на фиг. 4. У полученного экспериментального образца МОП-транзистора ток стока начинает существенно возрастать при обратных напряжениях, прикладываемых к областям стока-истока,
свыше 12 В, что позволяет обеспечить работоспособность схемы в требуемом диапазоне
напряжений питания (0÷12 В). В прототипе предлагаемого изобретения длина встроенного канала совпадает с длиной затвора, и ток стока такой структуры существенно возрастает при обратных напряжениях, прикладываемых к сток-истоковым областям, 5-7 В.
3
BY 11992 C1 2009.06.30
Таким образом, предложенная конструкция МОП-транзистора со встроенным каналом
обеспечивает работу схемы в заданном диапазоне напряжений от 0 до 12 В, что в конечном итоге повышает процент выхода годных микросхем примерно на 70 %.
Предложенная конструкция МОП-транзистора со встроенным каналом позволяет увеличить в сравнении с прототипом диапазон подаваемых на структуру транзистора обратных напряжений сток-исток, в котором ток стока будет постоянным и, как следствие,
обеспечивает работу интегральной схемы в требуемом диапазоне напряжений питания от
0 до 12 В.
Источники информации:
1. Патент США 4942312, МПК Н 03K 3/013; Н 03K 17/16; Н 03K 19/003; Н 02Р 7/06,
1990.
2. Патент США 5885874, МПК H 01L 21/8236, 1999.
3. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы: Учебник для
вузов / Под ред. В.А. Лабунцова. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.
Фиг. 1
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
327 Кб
Теги
патент, by11992
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа