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.

4. МДП-транзистор. Исходные данные

1. Материал затвора Si

2. Длина канала, мкм L = 2

3. Ширина канала, мкм W = 50

4. Толщина подзатворного диэлектрика (SiO₂) , мкм d = 0.04

5. Концентрация примеси в подложке, см^-3 N_B = 1*10¹⁵

6. Подвижность электронов в канале, см² /В*с _n = 750

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 = 0.8

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,

V_t = 1B – пороговое напряжение,

5. Расчет и корректировка Vt0

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

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*, тогда

(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 = 0.286 В. Подставляя это значение в (5) получим _GB = -0.846 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)

Так как подложка заземлена V_bs = 0, то l_t = 0.862 мкм. Подставляя в (8) получим Q_SB = –1.396*10^-8 Кл/см²_.

Удельная емкость диэлектрика Cs:

(10)

C_S = 7.523*10^-8 Ф/см².

Подставляя в (1) все значения получим пороговое напряжение V_t0 = -0.153 В.

По условию требуется обеспечить V_t0 = 1 В. V_t0 = V_t – V_t0 = 1.153 B.

Так как необходимо обеспечить V_t0 = 1 В то следует сделать p+Si* затвор, тогда

V_t0 = 0.967 В ; V_t0 = 0.033 B.

Так как V_t0 > 0, то под затвором необходимо выполнить подлегирование примесью p-типа в тонком слое толщиной x.

Таким образом примесная доза Dа составит:

Da = = 1.543*10¹⁰ см^-2

Выберем x = 0.1*x_J = 0.08 мкм

Тогда изменение концентрации акцепторов составит Na = = 1.929*10¹⁵ см^-3.