КМОП-СТРУКТУРА Российский патент 2001 года по МПК H01L27/92 

Изобретение относится к КМОП-структуре согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения, т.е. КМОП-структуре, содержащей по меньшей мере одну n-МОП- область и по меньшей мере одну p-МОП-область, а также снабженной на своей поверхности контактами подложки, посредством которых соответствующие участки подложки КМОП-структуры могут быть нагружены напряжением с заданными значениями.

Подобные КМОП-структуры известны уже давно и используются в большом объеме. Практическая форма выполнения подобной структуры показана на фиг. 2.

На фиг. 2 изображено схематичное сечение обычной КМОП-структуры.

Изображенная КМОП-структура содержит p^--подложку 1, на которой выполнены n-МОП-область 2 и p-МОП-область 3.

В n-МОП-области 2 выполнен n-канальный МОП-транзистор 21, исток 22 и сток 23 которого выполнены в виде предусмотренных внутри p^--подложки 1 n⁺-областей.

Для реализации p-МОП-области 3 внутри p^--подложки 1 предусмотрена уложенная в виде ванны n^--подложка 30. В этой p-МОП-области выполнен p-канальный МОП-транзистор 31, исток 32 и сток 33 которого выполнены в виде предусмотренных внутри n^--подложки 30 p⁺-областей.

Затворы, а также принцип действия и функция соответствующих транзисторов не представляют интереса для последующих рассуждений, поэтому они не показаны на фиг. 2 и не поясняются более подробно в описании.

Отправной точкой последующих рассуждений является, напротив, последовательность p-n-p-n-зон в изображенной на фиг. 2 КМОП-структуре, образованная последовательностью (1) истока 32 и стока 33 p-канального МОП-транзистора 31, (2) n^--подложки 30 p-канального МОП-транзистора 31, (3) p^--подложки 1 КМОП-структуры или n-канального МОП-транзистора 21 и (4) истокa 22 или стокa 23 n-канального МОП-транзистора 21.

Названная последовательность p-n-p-n-зон является последовательностью зон тиристора.

Пока p-n-переход между зонами (2) и (3), т.е. переход между n^--подложкой 30 p-канального МОП-транзистора 31 и (3) p^--подложкой 1 КМОП-структуры или n-канальным МОП-транзистором 21 заперт, заперт также тиристор, а его наличие не сказывается на функции соответствующих транзисторов.

При отпирании же этого перехода (вследствие нежелательного блуждания носителей зарядов в соответствующих подложках) зоны (1) и (4), т.е. исток 32 или сток 33 p-канального МОП-транзистора 31 и исток 22 или сток 23 n-канального МОП-транзистора 21 электрически соединены между собой, что приводит к ошибочной функции или даже к разрушению соответствующих транзисторов.

Во избежание подобных нежелательных эффектов тиристоров в КМОП-структурах, т. е. для повышения так называемого сопротивления к фиксации состояния, поверхность КМОП-структуры снабжают контактами подложки.

Эти контакты подложки реализованы в n-МОП-области 2 в виде соединенных с массой p⁺-участков 24, а в p-МОП-области 3 - в виде соединенных с положительным напряжением n⁺-участков 34. Это препятствует свободному блужданию отпирающих рассматриваемый p-n-переход носителей зарядов в соответствующих подложках, так что случайное зажигание тиристора исключено.

Для надежного обеспечения этого эффекта необходимо, однако, соблюдать определенные максимальные промежутки между соседними контактами подложки, а также между контактами подложки и истоками и стоками соответствующих транзисторов. Типичное максимальное значение промежутка между соседними контактами подложки составляет около 50 мкм, а типичное максимальное значение промежутка между контактами подложки и истоками и стоками соответствующих транзисторов составляет около 25 мкм.

Для надежного соблюдения этих условий известные КМОП-структуры покрыты, как правило, равномерной сеткой контактов подложки. Подобная конструкция показана на фиг. 3.

На фиг. 3 изображено расположение контактов подложки на поверхности обычной КМОП-структуры.

Обозначенные знаком • контакты подложки равномерно распределены по всей КМОП-структуре, причем промежуток между соседними контактами подложки в основном постоянный и составляет около 50 мкм.

Очевидно, что предусмотрение подобных контактов подложки приводит к значительному увеличению КМОП-структуры или кладет предел ее дальнейшей миниатюризации.

В основе настоящего изобретения лежит поэтому задача усовершенствования КМОП-структуры согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения с возможностью ее дальнейшей миниатюризации при сохранении ее сопротивления к фиксации состояния.

Эта задача решается согласно изобретению посредством признаков, заявленных в отличительной части п. 1.

В соответствии с этим предусмотрено, что среднее число контактов подложки на единицу площади и/или средняя площадь контактов подложки на единицу площади в пределах по меньшей мере одной n-МОП-области существенно меньше, чем в пределах по меньшей мере одной p-МОП-области.

Благодаря этому признаку можно:
1) уменьшить общее число предусматриваемых на КМОП-структуре контактов подложки и/или занимаемую ими площадь;
2) более плотно упаковать выполненные внутри КМОП-структуры электронные компоненты в тех местах, где предусмотрено меньшее число контактов подложки на единицу площади и/или меньшая площадь контактов подложки на единицу площади.

Это позволяет реализовать данную выполняемую по КМОП-технологии схему на меньшей площади, чем это было возможно до сих пор.

Исследования показали, что мера согласно изобретению не снижает сопротивления к фиксации состояния. Напротив, была создана КМОП-структура с возможностью ее дальнейшей миниатюризации с сохранением сопротивления к фиксации состояния.

Предпочтительные усовершенствования изобретения являются объектом зависимых пунктов.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью примеров выполнения со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг. 1 - схематичный вид сверху на выполненную согласно изобретению КМОП-структуру для пояснения расположения контактов подложки на поверхности;
фиг. 2 - схематичное сечение обычной КМОП-структуры;
фиг. 3 - схематично вид сверху на обычную КМОП-структуру для пояснения расположения контактов подложки на поверхности.

Изображенная на фиг. 1 КМОП-структура имеет кроме контактов подложки такую же принципиальную конструкцию, что и изображенная на фиг. 2 обычная КМОП-структура, т.е. она содержит по меньшей мере одну n-МОП-область 2 и по меньшей мере одну p-МОП-область 3, которые могут быть выполнены в основном, как на фиг. 2, и могут граничить между собой, как это показано на фиг. 1.

Для повышения сопротивления к фиксации состояния на стороне присоединения КМОП-структуры, изображенной на фиг. 1 при виде сверху, предусмотрены контакты подложки. Число и расположение контактов подложки модифицированы, однако согласно изобретению таким образом, что среднее число контактов подложки на единицу площади и/или средняя площадь контактов подложки на единицу площади по меньшей мере в одной n-МОП-области существенно меньше, чем по меньшей мере в одной p-МОП-области.

Возможная форма выполнения КМОП-структуры согласно изобретению состоит в том, что по меньшей мере одна p-МОП-область 3, как это показано на фиг. 1, известным образом, как описано выше, снабжена контактами подложки, тогда как n-МОП-область 2 снабжена контактами подложки только на краю.

Оказалось, что вопреки прежнему мнению специалистов при предусмотрении достаточно большого числа и/или достаточно больших контактов подложки в p-МОП-области можно полностью или по меньшей мере в значительной степени отказаться от контактов подложки в n-МОП-области, не принимая во внимание заметное снижение сопротивления к фиксации состояния.

Согласно фиг. 1 в изображенной здесь n-МОП-области 2 предусмотрено немного контактов подложки, тогда как p-МОП- область 3 содержит контакты 34 подложки известной плотности и величины, т.е. со взаимными промежутками, например около 50 мкм; уменьшение предусматриваемого до сих пор числа контактов подложки и/или их площади (сумма площадей отдельных контактов подложки) в n-МОП-области делает излишним одновременное повышение числа контактов подложки и/или их площади в p-МОП-области.

Расположение контактов подложки на границе областей приводит, следовательно, в значительной степени независимо от предусмотренного числа и/или занятой площади к незначительному уменьшению возможности миниатюризации КМОП-структуры, поскольку реализованные в рассматриваемой n-МОП-области электронные компоненты по причине безопасности и надежности не могут быть расположены произвольно близко к границе областей.

Независимо от выбранной формы реализации КМОП-структуры согласно изобретению можно благодаря возможности абсолютной экономии контактов подложки и/или занимаемой ими площади предусмотреть более высокую плотность упаковки электронных компонентов в n-МОП-области, что приводит к значительному уменьшению площади структуры. У опытных структур с выбранными чистыми n-МОП-областями, например ОЗУ, уменьшение площади составило несколько десятков процентов.

Помимо этого мера согласно изобретению обеспечивает также более простое и дешевое изготовление КМОП-структур (меньше ограничений при компоновке, меньшее число соединяемых или контактируемых контактных площадок, меньший расход материалов).

Изобретение относится к КМОП-структуре. КМОП-структура содержит по меньшей мере одну n-МОП-область и по меньшей мере одну р-МОП-область, а также снабжена на своей поверхности множеством расположенных по меньшей мере частично в виде равномерной сетки контактов подложки, посредством которых соответствующие участки подложки КМОП-структуры могут быть нагружены напряжением с заданными значениями. Среднее число контактов подложки на единицу площади и/или средняя площадь контактов подложки на единицу площади по меньшей мере в одной n-МОП-области значительно меньше, чем по меньшей мере в одной р-МОП-области. Число контактов подложки на единицу площади по меньшей мере в одной n-МОП-области на границе областей может быть выше, чем в центре области. В результате такого выполнения повышается степень миниатюризации КМОП-структуры при сохранении ее сопротивления к фиксации состояния за счет уменьшения контактов подложки и/или занимаемой ими площади, более плотной упаковки. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. КМОП-структура, содержащая, по меньшей мере, одну n-МОП-область (2) и, по меньшей мере, одну р-МОП-область (3), а также снабженная на своей поверхности множеством расположенных, по меньшей мере, частично в виде равномерной сетки контактов (24, 34) подложки, посредством которых соответствующие участки (1, 30) подложки КМОП-структуры могут быть нагружены напряжением с заданными значениями, отличающаяся тем, что среднее число контактов (24, 34) подложки на единицу площади и/или средняя площадь контактов подложки на единицу площади, по меньшей мере, в одной n-МОП-области (2) значительно меньше, чем, по меньшей мере, в одной р-МОП-области (3). 2. Структура по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере, одна n-МОП-область (2), в основном, свободна от контактов (24, 34) подложки. 3. Структура по п.1 или 2, отличающаяся тем, что число контактов (24, 34) подложки на единицу площади, по меньшей мере, в одной n-МОП-области (2) на границе областей выше, чем в центре области.