Особенности формирования карманов в КМОП ИС

Однако у транзисторов, размещенных в кармане, подвиж­ность носителей в канале снижается из-за увеличенной ин­тегральной концентрации примеси, представляющей собой сумму концентраций в подложке и кармане. К тому же из-за по­вышенной по сравнению с подложкой концентрацией примеси в кармане увеличиваются паразитные емкости p-n-переходов прибора. Все это приводит к существенному ухудшению элек­трических параметров n-канального транзистора.

Следует учесть и то, что в случае кармана р-типа требуется по краям кармана формировать дополнительные охранные обла­сти для предотвращения образования паразитного встроенного инверсного канала га типа вследствие снижения концентрации бора вдоль поверхности подложки от края маски в соответствии с диффузионным распределением примеси, что усложняет тех­нологический процесс и увеличивает размеры ИС (рис. 3.12).

Краевое уменьшение концентрации примеси в кармане приводит и к возможности образования индуцированного ин­версного канала — паразитного МОП-транзистора.

Поэтому в настоящее время КМОП ИС производят в большей степени с карманом n-типа, когда n-канальный транзистор фор-

мируется в подложке р-типа по отработанной технологии создания n-канальных МОП ИС. Площадь кармана, в котором распо­ложен p-канальный прибор, при этом увеличивается, но так как p-канальных транзисторов в схемах меньше, чем n-канальных, существенного увеличения площади ИС не происходит.

«Однокарманная» технология создает трудности в процес­се подгонки пороговых напряжений комплементарных транзисторов, у которых пороговые напряжения должны иметь одинаковые значения, но с разными знаками. Поэтому при выравнивании абсолютных значений пороговых напряжений с помощью ионной имплантации для прибора, расположенно­го в кармане с повышенной концентрацией примеси по срав­нению с подложкой, необходимы иная доза и тип примеси, чем для «подложечного» транзистора, что усложняет техно­логический процесс. С этой точки зрения более оптимальной является КМОП-структура с двумя карманами с одинаковой концентрацией примеси в каждом, сформированными в под­ложке кремния с малой концентрацией примеси. В этом слу­чае, используя имплантацию одной примеси, можно найти оптимальную дозу, при которой значения пороговых напря­жений комплементарных транзисторов будут равны по абсо­лютному значению и противоположны по знаку.

В случае «двухкарманной» технологии повышается под­вижность носителей в канале приборов, расположенных в кармане, так как интегральная концентрация примеси в кар­манах будет ниже, чем при «однокарманной».

Естественно, что двухкарманная технология более слож­ная и стоимость КМОП ИС возрастает.

Особенности формирования карманов в КМОП ИС

Обычно карманы в КМОП-структурах формируются пу­тем диффузии соответствующей примеси в подложку с по­следующей разгонкой. Для получения кармана глубиною 2-3 мкм необходимо время термообработки до 8 часов при температуре 1150 °С. При этом ухудшаются параметры кремния и происходит латеральная диффузия примеси так­же на 2—3 мкм, что увеличивает размеры ИС. Поэтому пер­спективным является процесс создания карманов в КМОП ИС с использованием ионной имплантации примеси. Про­цесс проводится с применением пучков ионов с высокой энергией (700 кэВ для фосфора и 400 кэВ для бора). Макси­мум распределения примеси располагается в глубине под­ложки — формируется «ретроградный» карман (рис. 3.13). По сравнению с диффузионным такой карман имеет ряд преимуществ:

- более низкая температура и время термообработки; меньший уход примеси в сторону, а следовательно, уменьшение размеров ИС и сохранение параметров по­лупроводникового материала;

- большая проводимость канала транзистора, так как основная концентрация примеси сосредоточена в глуби­не подложки;

You can leave a response, or trackback from your own site.

Leave a Reply