1. Краткая маршрутная карта мдп-транзистора.

• Шаблон тонкого окисла.

Фотолитография (нанесение фоторезиста,

совмещение шаблона, экспанирование,

проявление), подзатворное окисление.

• Шаблон затвора.

Нанесение поликремния, фотолитография,

вытравливание затвора, ионное легирование

и термический обжиг n- областей.

• Шаблон контактных окон.

Нанесение маскирующего окисла,

фотолитография, травление окисла

для создания контактных окон.

• Шаблон металлизации.

Нанесение металла, фотолитография,

вытравливание в зазорах между

шинами металлизации.

15. МДП-транзистор. Исходные данные

1.Материал затвора Si

2.Длина канала, мкм L = 2

3.Ширина канала, мкм W = 30

4.Толщина подзатворного диэлектрика (SiO₂) , мкм d = 0,04

5.Концентрация примеси в подложке, см^-3 N_B = 1 ^.10¹⁶

6.Подвижность электронов в канале, см² /Вс _n = 400

7.Плотность поверхностных состояний, см^-2 N_SS = 310¹⁰

8.Концентрация примеси в контактных n+- слоях, см^-3 N⁺ = 10²⁰

9.Толщина контактных n+- слоев, мкм x_J = 0,5

Общие данные:

e = 1,6210^-19 Кл – заряд электрона,

₀ = 8,8510^-14 Ф/см – диэлектрическая проницаемость вакуума,

 = 11,9 – относительная проницаемость Si,

_d = 3,4 – относительная проницаемость диэлектрика,

Es = 1,510⁴ В/см – продольное электрическое поле в канале,

Vt = 1B – пороговое напряжение,

16. Расчет и корректировка Vt0

Пороговое напряжение V_t = V_GS это напряжение при котором возникает канал. Рассчитывается по формуле (1) при условии, что подложка заземленна V_BS = 0:

(1)

где:

• _GB – контактная разность потенциалов затвор – полупроводник,

•  _B , _G-их потенциалы соответственно,

• Qss – поверхностная плотность поверхностного заряда,

• Q_SB– поверхностная плотность заряда в канале,

• Cs удельная емкость диэлектрика.

Распишем каждую cостовляющую :

Контактная разность потенциалов находится из соотношения:

(2)

В качестве затвора используется поликремний.

(3)

где:

• Ф_i – термодинамическая работа выхода из собственного полупроводника (величина постоянная);

• Е_g = 1,12 эB – ширина запрещенной зоны.

Пусть затвор n+ – Si*,

(4)

Подставляя (3) и (4) в (2) получим:

(5)

Значение _В определяется соотношением:

(6)

где:

•  _Т == 0,025875 B – температурный потенциал;

• n_i = 1,610¹⁰ см^-3 – собственная концентрация;

В результате подстановки данных получим  _В = 0.345 В. Подставляя это значение в (5) получим _GB = -0.905 В.

Поверхностная плотность поверхностного заряда:

(7)

Q_SS = 4.8610^-9 Кл/см².

Поверхностная плотность заряда в канале Q_SB:

Q_SB(V_BS) = – eN_Bl_t(V_BS) (8)

где:

• l _t(V_BS) -пороговая ширина ОПЗ под затвором.

(9)

где:

• e = 1,6210^-19 Кл – заряд электрона,

• ₀ = 8,8510^-14 Ф/см – диэлектрическая проницаемость вакуума,

•  = 11,9 – относительная проницаемость Si,

Так как подложка заземленна V_bs = 0 и l_t = 0,299 мкм. Подставляя в (8) получим Q_SB = –4,854 10^-8 Кл/см²_.

Удельная емкость диэлектрика Cs:

(10)

C_S =7,52210^-8 Ф/см².

Подставляя в (1) все значения получим пороговое напряжение Vt₀ = 0.366 В.

По условию требуется обеспечить Vt₀ = 1 В. Vt₀= Vt – Vt₀ = 0,634 B.

Так как необходимо обеспечить Vt₀ = 1 В то следует сделать p+Si* затвор,тогда

Vt₀ = 1,486 В ; Vt₀ = Vt – Vt₀ = -0,486 B.

Так как Vt₀ <0, то под затвором необходимо выполнить подлегирование примесью n-типа в тонком слое толщиной x.

Таким образом примесная доза Dа составит:

Da = = 2,257 10¹¹ см^-2,

Выберем x = 0,1x_J = 5 мкм,

Тогда изменение концентрации доноров Nd = = 4,51410¹⁶ см^-3.