Матриця кні мдн-транзисторів

Матрица КНИ МДП-транзисторов, со держащая монокристаллическую кремние Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано для создания высококачественных полупроводниковых приборов, в частности, матриц МДП-транзисторов и интегральных схем (ИС) на их основе со структурами кремнийна-изоляторе (КНИ). Известна конструкция КНИ МДП прибора (1), состоящая из монокристаллической кремниевой подложки со сформированными на ней слоями окисла кремния и поликристаллического кремния, рекристаллизованного лазерным излучением с применением затравливания от монокристаллической подложки толщиной 0,5 мкм, в которой сформированы МДП-транзисторы. Существенным недостатком этой конструкции является нестабильность рабочих характеристик, в том числе "кинк-эффект" вую подложку с последовательно сформированными на ней слоями изолирующего окисла и рекристаллизованного поликремния, имеющую чередующиеся в шахматном порядке области стоков и истоков транзисторов, слои подзатворного диэлектрика и затворов матричной конфигурации, при этом рекристаллизованный поликремний соединен с подложкой посредством контактной области, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что контактные области расположены равномерно под пересечением участков затворов матричной конфигурации, при этом фигуры контактных областей вписываются в фигуры пересечения участков затвора. характеристик, обусловленная наличием "плавающей подложки", а также сложность в управлении пороговым напряжением. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является матрица КНИ МДП-транзисторов, содержащая монокристаллическую кремниевую подложку с последовательно сформированными на ней слоями изолирующего окисла и рекристаллизованного поликремния и содержащая чередующиеся в шахматном порядке области стоков и истоков транзисторов, слои подзатворного диэлектрика и затворов матричной конфигурации, при этом рекристаллизованный поликремний соединен с подложкой посредством контактной области (2). Недостатком этого устройства является нестабильность характеристик, обусловлен С > оо со О 9823 ная невозможностью управления "кинк-эффектом" и-за отсутствия контактов подканальных областей транзисторов с кремниевой подложкой, жесткая привязка топологии устройства к направлению границ зерен, что ограничивает область применения такого устройства. Целью изобретения является улучшение электрических параметров матрицы КНИ МДП-транзисторов. Поставленная цель достигается тем, что в матрице КНИ МДП-транзисторов, содержащей монокристаллическую кремниевую подложку с последовательно сформированными на ней слоями изолирующего окисла и рекристаллизованного поликремния, имеющую чередующиеся в шахматном порядке области стоков и истоков транзисторов, слои подзатворного диэлектрика и затворов матричной конфигурации, при этом рекристаллизованный поликремний соединен с подложкой посредством контактной области, согласно изобретению, контактные области расположены равномерно под пересечением участков затворов матричной конфигурации, при этом фигуры контактных областей вписываются в фигуры пересечения участков затвора. Совокупность существенных признаков заявляемой матрицы приводит к улучшению параметров из-за отсутствия электропроводящей дорожки под рабочей областью прибора и к пол ному устранению "кинкэффекта" из-за эффективного отвода неосновных носителей заряда в подложку. Матрица КНИ МДП-транзиторов поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен поперечный разрез матрицы транзисторов, на фиг.2 - топология матрицы КНИ МДПтранзисторов, на фиг.З - увеличенный фрагмент А топологии согласно фиг.2. Матрица содержит монокристаллическую кремниевую подложку 1, изолирующий слой 2 окисла, контакт 3 рекристаллизованного поликремния с подложкой, рекристаллизованный поликремний 4, стоковые или истоковые области 5 транзистора, подзатворный диэлектрик 6, поликремниевый затвор 7, межслойную изоляцию 8, контактные окна 9 в межслойной изоляции к сток-истоковым областям и затвору транзистора, алюминиевую шину 10 стока, алюминиевую шину 11 затвора, алюминиевую шину 12 истока. Матрица КНИ МДП-транзисторов состоит из монокристаллической кремниевой подложки 1 с последовательно сформированными на ней слоями изолирующего окисла 2, рекристаллизованного поликремния 4, содержащего чередующиеся в шах матном порядке области стока и истока 5, слоями подзатворного диэлектрика 6 и поликремниевого затвора 7 матричной конфигурации, при этом рекристаллизованный 5 поликремний имеет контакт 3 с подложкой 1, расположенный на пересечениях участков затвора матричной конфигурации. Контакт 3 выполнен в виде квадрата, вписанного в фигуру пересечения участков 10 затвора, размер стороны квадрата меньший минимальной стороны фигуры пересечения. Контакты 3 рекристаллизованного поликремния с подложкой расположены равномерно по площади матрицы КНИ 15 МДП-транзисторов. Матрица КНИ МДП-транзисторов работает следующим образом. При подаче на затвор 7 п-канального матричного КНИ МДП-транзистора положи20 тельного напряжения относительно истока 5 образуется инверсный слой (канал) между сильнолегированными областями стока и истока транзистора, а при подаче на сток транзистора положительного напряжения 25 относительно истока между ними начнет протекать гок стока, создаваемый в канале электронами. При подаче отрицательного напряжения смещения на подложку 1 структуры дырки из подканальной области будут 30 отведены в подложку. Таким образом, имеется возможность устранить "кинк-эффект", вызываемый накоплением дырок в подканальной области транзистора, и управлять пороговым напряжением прибора. 35 Контакт 3 расположен на пересечениях двух участков затвора матричной конфигурации (фиг.2, 3), т.е., в "узлах" затвора. Канал и подканальная область в рекристаллизованном поликремнии тран40 зистора расположены как над диэлектриком, так и над окном контакта с подложкой. При подаче напряжения между сток-истоковыми областями электрическое поле будет направлено от стока к истоку, как показано 45 стрелками на фиг.З. Напряженностью этого поля и будет определяться ток стока транзистора. В подзатворной области транзистора, расположенной под пересечением участков затвора (в "узлах"), т.е. над зоной 50 контакта рекристаллизованного поликремния с подложкой, суммарное электрическое поле, создаваемое напряжением между сток-истоковыми областями, будет равно нулю, как поле между эквипотенциальными 55 областями сток-исток одного и того же транзистора. Таким образом, рабочая область транзистора полностью расположена над диэлектриком. Дефектность, вносимая электропроводящей дорожкой при рекристаллизации поликремния, не будет влиять 9823 на электрические характеристики'матрицы КНИ МДП-транзисторов, так как она локализована вне рабочих областей прибора. В этой зоне ток стока протекать не будет и не будет его составляющей в суммарной величине тока стока. Поэтому именно в этой зоне создан контакт рекристаллизованного поликремния с подложкой, который является только стоком для неосновных носителей заряда (дырок) из подканальной области транзистора. Выполнение контакта 3 в виде квадрата, вписанного в фигуру, образованную пересечением участков затвора матричной конфигурации с размером стороны, меньшим минимальной стороны фигуры пересечения, полностью исключает возможность смыкания сток-истоковых областей. Равномерное расположение контактов 3 рекристаллизованного поликремния с подложкой по площади матрицы КНИ МДПтранзисторов является необходимым для эффективного отвода неосновных носите лей заряда в подложку. Пример. Изготовлена и опробована матрица КНИ МДП-транзисторов согласно изобретению. В качестве монокристаллической кремниевой подложки 1 использована кремниевая пластина типа КДБ-80. На пластину наносили вспомогательные технологические ПЛенКИ SiO2+Sl3N4 ТОЛЩИНОЙ 0,1+0,1 мкм. После проведения фотолитографии и стравливания вспомогательных пленок был получен рисунок в виде квадратных масок размером 2x2 мкм в зонах будущих контактов 3 с рекристаллизованным поликремнием. После плазмохимического травления кремния в незащищенных масками местах на глубину 0,5 мкм пластина термически окислялась до получения толщины окисла 2 порядка 1,0 мкм. После этого стравливались пленки S1O2+SI3N4 и освежали плазмохимическим травлением поверхность контактов 3. Методом разложения моносилана в реакторе пониженного давления при температуре СП 625°С был нанесен слой поликремния 4 толщиной 0,5 мкм. Рекристаллизация по ликремния проводилась через жидкую фазу путем сканирования лазерного пятна по по верхности пластины при мощности излуче ния 120 кВт/см 2. Лазерной обработке предшествовали отжиг пластины в среде азота приТ=1200°С для улучшения качества рекристаллизуемой пленки и нанесение по крытий SiCte толщиной 0,6 мкм и SI3N4 тол щиной 0,1 мкм. После лазерной обработки и снятия вспомогательных покрытий пленка рекристаллизованного поликремния утоньшалась до толщины 0,15 мкм. Термическим окислением формировали слой подзатворо ного диэлектрика 6 толщиной 500 А. Поликремниевый затвор 7 осаждали методом, 5 аналогичным осаждению предыдущего слоя поликремния, толщина затворного поликремния 0,5 мкм. Для обеспечения требуемой проводимости затворного поликремния проводилась диффузия фосфора из РОС1_з 10 при Т=950-1000°С в течение 10 мин. Удельное сопротивление затворного поликремния составляло 30 Ом/п. Формирование затвора 7, областей стока и истока 5 проводили путем фотолитографии, плазмохими15 ческого травления поликремния, химического травления SIO2 и ионной имплантации мышьяка D=1,2 • 1015 см"2 и энергией Е=70 кэВ. После активации примеси наносили межслойную изоляцию 8 из SIO2 20 толщиной 0,8 мкм, формировали фотолитографией и травлением окна к сток-истоковым областям и затвору 7, металлические шины 10, 11, 12 к стоку, затвору и истоку из алюминия, с добавлением кремния (АК-1) и под25 слоем титана. При создании приборов в более толстых пленках рекристаллизованного поликремния допускается легирование области контактов перед нанесением поликремниевой 30 пленки для эффективности отвода неосновных носителей заряда в подложку. Матрица КНИ МДП-транзисторов имеет ряд технико-экономических преимуществ, з именно: 35 ' Улучшаются электрические характеристики прибора, в частности, крутизна характеристик из-за отсутствия электропроводящей дорожки под рабочей областью прибора; 40 * отсутствие ограничений на толщину рекристаллизованного поликремния приводит к улучшению конструктивно-технологических свойств прибора; - возможность реализации КНИ МДП45 транзисторов с малой длиной канала, что приводит к улучшению быстродействия приборов; - равномерное расположение контактов рекристаллизованного поликремния с под50 ложкой по площади матрицы КНИ МДПтранзисторов приводит к эффективному отводу неосновных носителей заряда в подложку, т.е. к полному устранению "кинк-эффекта", и позволяет при рекристаллизации 55 получить бездефектный слой кремния с заданной ориентацией, что обеспечивает повышенное значение подвижности электронов и улучшает параметры приборов, созданных на основе матриц КНИ МДП-транзисторов. 9823 Упорядник Замовлення 4553 Техред М Моргентал Коректор Л ЛІврІнц Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП. Київ-53. Львівська пл , 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул Гагаріна 101