2. Разработка масштабных эскизов n- и p-канальных транзисторов

Н а рисунке 2.10 представлен масштабный эскиз сечения n-канального МОП-транзистора, построенного в соответствие с вариантом технического задания. Затворы n⁺ и p⁺-типа, карман n-типа. На рисунке 2.11 представлено сечение p-канального МОП-транзистора.

Рисунок 2.10 – Масштабный эскиз сечения n-канального МОП-транзистора с n⁺-затвором

Рисунок 2.11 – Масштабный эскиз сечения p-канального МОП-транзистора с p⁺-затвором и n-карманом

2. Предварительный расчет порогового напряжения транзисторов с учетом их конструктивно-технологических параметров

Для графического представления модели расчета порогового напряжения на рисунке 2.12 представлены упрощенные зонные диаграммы МОП-структур для n- и p-канального транзистора. Зонные диаграммы n-МОП-структуры с n⁺-Si^*-затвором показана на рисунке 2.12а и p-МОП-структуры с p⁺-Si^*-затвором на рисунке 2.12б. [6].

а б

Рисунок 2.12. – Зонные диаграммы МОП-структуры с поликремниевым затвором:

а – n-МОП-структура с n+-Si*-затвором,

б – p-МОП-структура с p⁺-Si^*-затвором

1. Расчеты порогового напряжения для n-моп транзистора.

Пороговое напряжение складывается из трех слагаемых – напряжений на трех слоях:

Из рисунка 12а следует, что для n-МОП-транзистора с n⁺-Si^*-затвором первое слагаемое суммы можно определить, как . Можно считать, что . Встроенный потенциал подложки для Si при T = 300 K зависит от концентрации примеси в подложке и определяется следующей формулой:

Тогда .

Второе слагаемое суммы определяет падение напряжения на слое подзатворного окисла:

Третья составляющая порогового напряжения для n-канального транзистора равна .

В итоге:

2. Расчет порогового напряжения для p-моп транзистора.

Аналогичен расчет порогового напряжения для p-МОП-транзистора с p⁺-Si^*-затвором. Для p-канального МОП-транзистора первая составляющая порогового напряжения будет иметь вид:

Расчет падения напряжения на окисле проводится по тем же формулам:

Для p-канального транзистора третье слагаемое будет отрицательным:

В итоге:

2. Расчет зависимости порогового напряжения он концентрации примеси на поверхности полупроводника

На рисунке 2.13 представлена зависимость порогового напряжения n-канального МОП-транзистора с затвором n⁺-типа от концентрации примеси в подложке N_п. По техническому заданию. Концентрация примеси в подложке составляет , тип примеси – акцепторы (B). По результатам моделирования для получения необходимого значения порогового напряжения необходимо провести корректировку порогового напряжения путем подлегирования поверхности подложки акцепторами, а именно бором, до концентрации в подложке .

Рисунок 2.13 - Зависимость порогового напряжения n-МОП-транзистора от концентрации примеси в подложке (в области канала) с параметром толщины подзатворного диэлектрика

На рисунке 2.14 представлена зависимость порогового напряжения p-канального МОП-транзистора с затвором p⁺-типа от концентрации примеси в подложке N_п (кармане). По техническому заданию. Концентрация примеси в кармане составляет , тип примеси – доноры (As).

По результатам моделирования для получения необходимого значения порогового напряжения необходимо провести корректировку порогового напряжения путем подлегирования поверхности подложки донорами концентрации .

Рисунок 2.14 - Зависимость порогового напряжения p-МОП-транзистора от концентрации примеси в кармане (в области канала) с параметром толщины подзатворного диэлектрика