МДП-ТРАНЗИСТОР Советский патент 1996 года по МПК H01L29/772 

Изобретение относится к электронной технике, преимущественно к производству МДП СБИС.

Цель изобретения повышение надежности за счет уменьшения напряженности поля в обедненной области истока-стока.

Создание в конструкции МДП-транзистора в исток-стоковых областях, образованных слоями с примесной проводимостью одного и того же типа, но с различной концентрацией, причем область с меньшей концентрацией залегает на меньшей глубине, и ее диффузионный профиль совмещен с краем затвора, область с большей концентрацией залегает на большей глубине, а ее диффузионный профиль совмещен с наружным краем пристеночной области, между слоями с различной концентрацией примеси дополнительного слоя с примесью того же типа, что и у первых двух, значение величины концентрации которого находятся в промежутке между значениями величин концентрации первых двух слоев, а его диффузионный профиль лежит между диффузионными профилями двух областей, позволяет создать плавный слаболегированный переход в сочетании с сильнолегированной областью контакта металл-кремний и за счет этого снизить напряженность поля в обедненной области исток-стока,
уменьшить генерацию "горячих" носителей и увеличить надежность МДП-транзистора.

Конструкция МДП-транзистора поясняется чертежом. В подложке 1, на поверхности которой создан затвор 2 с вертикальными стенками и пристеночными диэлектрическими областями 3, по обе стороны от затвора сформированы исток-стоковые области, образованные слоями с примесной проводимостью одного и того же типа, но с различной концентрацией, причем область с меньшей концентрацией 4 залегает на меньшей глубине, а ее диффузионный профиль совмещен с краем затвора, область с большей концентрацией 5 залегает на большей глубине, ее диффузионный профиль совмещен с наружным краем пристеночной области, а между слоями с меньшей и большей концентрацией выполнен дополнительный слой 6 с примесью того же типа проводимости, что и у первых двух, причем значение величины концентрации примеси дополнительного слоя находится в промежутке между значениями величин концентрации первых двух, а его диффузионный профиль лежит между диффузионными профилями первых двух областей.

П р и м е р. МДП-транзистор выполнен на поверхности полупроводниковой кремниевой подложки 1 (КДБ12) и ограничен областями локального окисла толщиной 0,6 мкм. В области канала сформирована область подлегирования (бор) с низкой концентрацией примеси (5 •10 ¹⁶ 10 ¹⁷ см ^-3 ) для обеспечения требуемого уровня порогового напряжения. Затвор 2 у которого длина канала составила 1,2 мкм, а ширина 1,6 мкм создали из пленки термического толщиной 15А, слоя легированного фосфором поликремния толщиной 0,4 мкм и низкотемпературного окисла толщиной 0,3 мкм с вертикальными стенками. Пристеночные диэлектрические области 3 создали путем анизотропного плазменного травления слоя диоксиды кремния толщиной 0,8 мкм. В полупроводниковой подложке по обе стороны от затвора сформировали исток-стоковые области, состоящие из области с меньшей (2,5 • 10^17-8 • 10¹⁷ см ^-3 ) концентрацией (сурьма, n), залегающей на глубине 0,1 + 0,15 мкм, диффузионный профиль которой совмещен с краем затвора; области с большей (10 ²⁰ см ^-3 ) концентрацией (мышьяк, n) залегающей на глубине 0,3 мкм, диффузионный профиль которой совмещен с краем пристеночной области; дополнительной области с примесью того же типа проводимости (фосфор, n), что и у первых двух причем значение величины концентрации примеси дополнительного слоя находится в промежутке между значениями величин концентрации первых двух (5 • 10^17-2 • 10¹⁸ см ^-3 ) и его диффузионный профиль лежит между диффузионными профилями первых двух областей.

Расстояние в плане между областью с меньшей концентрацией и областью с большей концентрацией составило 0,8 мкм. При расстоянии между областями с меньшей и большей концентрациями, равном 0,8 мкм, оценку эффективности предлагаемой конструкции провели при условии, что диффузионный профиль дополнительного слоя совпадает с границей профиля областью большей концентрации, лежит посередине между профилями областей и на расстоянии 0,1 мкм.

Оценку эффективности предлагаемой конструкции провели посредством замера параметра надежности (тока подложки), параметра быстродействия (задержка на каскад) и параметра короткоканальности (коэффициент короткого канала). Ток подложки l _sub замерялся при напряжениях на стоке, затворе и подложке 5в, 2в, 3в соответственно. Критерий надежности:
l_sub≅ 0,58 мкА/мкм.

Параметр быстродействия оценивали по замерам частоты 51-каскадного кольцевого генератора и последующего расчета задержки на каскад ( τ ).

Коэффициент короткоканальности (К _к ) оценивали как разность пороговых напряжений транзистора при двух напряжениях на стоке относительно истока (U1cu

Как видно из таблицы изготовление дополнительного слоя с концентраций, равной концентрации областей меньшей концентрации (пример 1) или большей концентрации (пример 5), и с совпадением профиля дополнительного слоя с границей профиля большей концентрации (пример 1) или меньшей концентрации (пример 5) приводит к снижению надежности МДП-транзистора из-за возникающих короткоканальных эффектов, деградации крутизны тока стока и быстродействия, возрастания паразитного сопротивления истоков стоков. Только при условии, если величина концентрации дополнительного слоя находится в промежутке между значениями величин концентрации слоев совмещенных с краем затвора и с краем пристеночной области, также при условии, если диффузионный профиль дополнительной области лежит между диффузионными профилями упомянутых областей, позволяет повысить надежность МДП транзистора. Это обусловлено созданием плавного слаболегированного перехода в сочетании с сильнолегированной областью контакта металл-кремний, снижением напряженности поля в обедненной области стока, уменьшения генерации "горячих" носителей.

Использование предлагаемой конструкции позволит повысить надежность МДП-транзисторов и ИС на их основе.

Использование: электронная техника и при изготовлении МДП СБИС. Сущность изобретения: МДП транзистор включает выполненный на поверхности полупроводниковой подложки затвор с вертикальными стенками и пристеночными диэлектрическими областями, сформированные в полупроводниковой подложке по обе стороны от затвора исток-стоковые области, образованные слоями с примесной проводимостью одного и того же типа, но с различной концентрацией, причем диффузионный профиль области с меньшей концентрацией, залегающий на меньшей глубине, совмещен с краем затвора, а диффузионный профиль области с большей концентрацией, залегающей на большей глубине, совмещен с наружным краем пристеночной области, выполненный между слоями с меньшей и большей концентрациями, дополнительный третий слой с примесью того же типа проводимости, что и у первых двух, причем значение концентрации третьей примеси находится в промежутке между значениями величин концентрации первых двух и его диффузионный профиль лежит между диффузионными профилями первых двух областей. 1 ил. 1 табл.

МДП-транзистор, включающий выполненный на поверхности полупроводниковой подложки затвор с вертикальными стенками и пристеночными диэлектрическими областями, сформированные в полупроводниковой подложке по обе стороны от затвора исток-стоковые области, образованные слоями с примесной проводимостью одного и того же типа, но с различной концентрацией примеси, причем диффузионный профиль области с меньшей концентрацией, залегающей на меньшей глубине совмещен с краем затвора, а диффузионный профиль области с большей концентрацией, залегающей на большей глубине, совмещен с наружным краем пристеночной области, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения напряженности поля в обедненной области исток-стока, между слоями с различной концентрацией примеси введен дополнительный слой с примесью того же типа проводимости, что и у первых двух, причем значение величины концентрации примеси дополнительного слоя находится в промежутке между значениями величин концентрации первых двух, а его диффузионный профиль лежит между диффузионными профилями первых двух областей.