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

Н а рисунке 1.11 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 1.12 представлено сечение p-канального МОП-транзистора.

Рисунок 1.11 – Масштабный эскиз сечения n-канального МОП-транзистора с n⁺-затвором

Рисунок 1.12 – Масштабный эскиз сечения p-канального МОП-транзистора с p⁺-затвором и n-карманом

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

Для графического представления модели расчета порогового напряжения на рисунке 1.13 представлены упрощенные зонные диаграммы МОП-структур для n- и p-канального транзистора. Зонные диаграммы n-МОП-структуры с n⁺-Si^*-затвором показана на рисунке 1.13а и p-МОП-структуры с p⁺-Si^*-затвором на рисунке 1.13б [2].

а б

Рисунок 1.13 – Зонные диаграммы МОП-структуры с поликремниевым Uзатвором: 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 1.13а 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:

1. _{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:

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

На рисунке 1.14 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 1.14 - Зависимость порогового напряжения n-МОП-транзистора от концентрации примеси в подложке (в области канала) с параметром толщины подзатворного диэлектрика

На рисунке 1.15 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 1.15 - Зависимость порогового напряжения p-МОП-транзистора от концентрации примеси в кармане (в области канала) с параметром толщины подзатворного диэлектрика