Кнд мдн – транзистор

Винахід відноситься до області мікроелектроніки і може бути використаний для виготовлення МДНтранзисторів на основі структур "кремній-на-діелектрику" (КНД) при створенні інтегральних схем, в тому числі трьохмірних. Відомий КНД МДН-транзистор [1], що складається з монокристалічної кремнієвої підкладки з послідовно сформованими на ній шаром окислу, що містить електропровідну доріжку, яка розповсюджується від активної області приладу і закінчується в неактивній області, тобто в підкладці, шаром полікремнію, який наділений стоком, витоком, шаром підзатворного діелектрику і затворного полікремнію. У вищеописаній конструкції досягається висока стабільність характеристик при подачі зовнішньої напруги зміщення до підкладки. Однак, вищеописаний пристрій має ряд недоліків. По-перше, він технологічно складний у виготовленні, що обумовлено місцезнаходженням і конструктивним виконанням додаткового контакту, який являє собою електропровідну доріжку. По-друге, наявність електропровідної доріжки призводить до збільшення дефектоутворення в активній області приладу, що негативно відбивається на його параметрах. Найбільш близьким рішенням до пристрою, що заявляється, є КНД МДН-тнанзистор [2], що складається з монокристалічної кремнієвої підкладки з послідовно зформованими на ній шаром окисла, полікристалічного кремнію з активною областю каналу, що містить області стоку і витоку, шар підзатворного діелектрику і електроду затвору, контакти до областей стоку і витоку, а також планарний додатковий контакт у вигляді сильнолегованої області, який являє собою омічний контакт з канальною областю приладу. Однак, даний пристрій має такі недоліки. По-перше, для реалізації такої конструкції, наприклад, в п-МОН технології, необхідний додатковий процес фотолітографії, а також операції легування для створення омічного контакту у вигляді сильнолегованої області р +-типу провідності. По-друге, при подачі зовнішньої напруги зміщення до електроду додаткового контакту збільшується порогова напруга МДН-транзистора, зменшуються робочі струми приладу, що приводить до зменшення його крутості. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення КНД МДН-транзистора шляхом створення додаткового контакту n+-типу провідності, що забезпечує підвищення крутості i стабільності характеристик приладу. Поставлена задача вирішується тим, що в КНД МДН-транзисторi, що складається з монокристалічної кремнієвої підкладки з послідовно зформованими на ній шаром iзолюючого окислу, рекристалізованого полікремнію з активною областю каналу, який містить області стоку i витоку, підзатворного діелектрику і електроду затвору з полікремнію,. контакти до областей стоку і витоку, планарний додатковий контакт до канальної області, згідно з винаходом, останній виконаний у вигляді сильнолегованої області з електродом протилежного області каналу типу провідності, з електродом якої з'єднана шина джерела живлення, полярність якої протилежна знаку заряду основних носіїв в додатковій області. Використання додаткового контакту до канальної області у вигляді сильнолегованої області з протилежним типом провідності по відношенню до канальної області транзистора приводить до підвищення крутості і стабільності характеристик приладу за рахунок усунення неосновних носіїв заряду з підканальної області транзистора шляхом створення в шарі полікремнію режиму повного збіднення. Суттєвою відмінністю винаходу є те, що дотатковий контакт виконаний у вигляді сильнолегованої області з протилежним типом провідності по відношенню до канальної області транзистора і являє собою обернений р-nперехід при подачі зовнішньої напруги зміщення. Запропонований КНД МДН-транзистор пояснюється фіг. 1, на якій подано схематичне зображення КНД МДНтранзистора з додатковим контактом, де: 1 - монокристалічна кремнієва підкладка; 2 - iзолюючий окисел; 3 - рекристалізований полікремній; 4 - область стоку транзистора; 5 - область витоку транзистора; 6 - область додаткового контакту; 7 - шар підзатворного діелектрику; 8 - шар затворного полікремнію. КНД МДН-транзистор складається з монокристалічної кремнієвої підкладки 1 з послідовно розміщеними на ній шарами iзолюючого окислу 2, рекристалізованого полікремнію 3 з активною областю каналу, що включає області стоку 4 і витоку 5, підзатворного діелектрику 7 i електроду затвору з полікремнію 8, планарний додатковий контакт 6, виконаний у вигляді сильнолегованої області з електродом протилежного області каналу типу провідності. На фіг. 2 зображені вихідні статичні вольт-амперні характеристики приладу без використання додаткового контакту (а) і з подачею на нього оберненої напруги зміщення (б). Приклад. КНД МДН-транзистор виготовляється таким чином. Вихідним матеріалом служили монокристалічні кремнієві підкладки 1 КДБ-80 орієнтації 100 з шаром термічного ізолюючого окислу 2 товщиною 1,0 мкм. Нанесення шару полікристалічного кремнію 3 товщиною 0,5 мкм здійснювалось методом розкладу моносилану в реакторі пониженого тиску при температурі 625°С. Рекристалізація шару полікремнію проводилась через рідку фазу шляхом сканування зфокусованою лазерною плямою по всій поверхні пластини при густині потужності випромінювання 120 кВт/см 2. Перекриття смуг сканування складало 40%. Лазерній області передувало нанесення допоміжних покриттів SiO2 – Si3N4 (товщина SiO2 - 0,6 мкм, Si3N4 - 0,1 мкм). Після лазерної обробки і зняття допоміжних покриттів SiO2 - Si3N4 термічним окисленням формувався шар підзатворного діелектрику 7 товщиною 700 А. Осадження шару затворного полікремнію 8 товщиною 0,5 мкм проводилось в тих же умовах, що i попереднього шару полікремнію. Для забезпечення провідності затворного полікремнію проводилась дифузія фосфор у із РОСl3 при температурі 1000°C на протязі 10 хв. Питомий опір полікремнію складав 30 Ом/п. Формування затвору і областей стоку 4, витоку 5 і додаткового контакту 6 проводилось шляхом фотолітографії i хімічного травлення шарів затворного полікремнію, підзатворного діелектрику i іонної імплантації фосфору (Е = 100 кеВ, D=3 . 1015см -2), Як заключний етап, наносився міжшаровий діелектрик SiO2 і формувались алюмінієві контакти електродів. Робота КНД МДН-транзистора досліджувалась по вихідних ста тичних вольт-амперних характеристиках при прикладенні напруги зміщення до електродів стоку i затвору від 0 до +6 В (фіг. 2). При прикладенні до електроду додаткового контакту позитивної напруги зміщення порядку 8-10 В вихідні характеристики приладу відмічаються чіткою областю насичення, відсутністю "кінк-ефекту"; струм стоку в режимі насичення збільшувався від 0,22 мА до 0,3 мА; порогова напруга зменшувалась від 1,4 до 1,1 В.