2.3 Кмдн – технологія виготовлення

Оскільки на одній напівпровідниковій основі потрібно сформувати n- і р-канальні транзистори, то КМДН-технологія є найскладнішою тех­нологією МДН-типу.

Рис. 2.4.1 Фрагмент КМДН-структури з кишенями двох типів провідності

Найвідповідальнішим етапом у виготовленні КМДН-мікросхем є створення кишень p-типу провідності для n-канальних транзисторів. Деякі різновиди КМДН-технологій передбачають створення двох кишень з різним типом провідності (рис. 2.4.1 ). Ки­шені створюють на велику глибину з високою точністю за умов низької концентрації легуючої домішки, оскільки від концентрації домішки за­лежать як порогова напруга, так і напруга пробою МДН-транзисторів. Керування поверхневою концентрацією домішки і поверхневою густиною зарядів Q_ОХ на межі діоксиду силіцію і силіцію під заслоном визначає співвідношення між пороговими напругами n- і р-канальних транзис­торів. Збільшення Оох приводить до зменшення порогової напруги n-канальних і водночас до збільшення р-канальних тран­зисторів. Крім того, збільшення рівня легування приповерхневого шару кишені р-типу провідності під областю заслону зумовлює зростання 5т Оскільки таке легування виконують йонною імплантацією бору, то одночасна імплантація

йонів бору в підзаслінну область кишені n-типу провідності р-канальних транзисторів приводить до зменшення порогової напруги р-канальних транзисторів Таким методом підганяють порогові напруги КМДН-транзисторів.

У КМДН-технології з кишенями двох типів провідності є можливість незалежно регулювати концентрацію домішки у кожній з кишень, що Дає можливість вирішувати сформульовані вище проблеми і водночас зменшувати ємності р-n-переходів стоку й витоку. У сучасних техно­логічних процесах кишені мають зворотний профіль легування і ство­рюються йонною імплантацією.

Складною проблемою КМДН-технології є ізоляція транзисторів n- і р-типів провідності для запобігання можливому тиристорному ефекту. Ізоляцію виконують локальним оксидуванням з глибокими канавками. Ширина канавок приблизно 1 мкм, а глибина може досягати 6 мкм. Іншим методом ізоляції є створення захисних кілець навколо транзисторів. Якщо перший метод ізоляції технологічно склад­ний, то другий значно зменшує ступінь інтегрованості ІМС, оскільки збільшується площа, яку займає МДН-структура.

Серед інших технологічних проблем, пов'язаних зі зменшенням то­пологічних розмірів елементів комплементарних структур до менше ніж 1 мкм, слід назвати:

• створення слаболегованих продовжень стоку (витоку);

• повторну планаризацію поверхні;

• змішану йонну імплантацію для створення мілких низькоомних стоків (витоків).

Ці проблеми є актуальними також для сучасних п- і р-канальних технологій.

Нові технологічні рішення запобігання тиристорному ефекту ґрун­туються на зменшенні коефіцієнтів підсилення паразитних біполярних транзисторів,

які виникають у KMДН-структурі. Для цього застосовують легування золотом, створюють на областях стоку і витоку діоди Шотткі та ін.

Використання шарів силіциду титану (TiSi₂) над областями стоку (витоку) дає змогу створити переходи Шотткі. Внаслідок цього зменшується опір стоку (витоку), збільшується швидкодія транзисторів і зменшується Pjr паразитних біполярних транзисторів.

Для інтегрованих мікросхем із жорсткими вимогами щодо ізоляції структур та їх радіаційної стійкості використовують КМДН-техноло- гію «силіцій на сапфірі» або «силіцій на діелектрику», але вартість таких технологій більша за розглянуті раніше.

Проведений аналіз КМДН-технологій дає змогу зробити висновок, що переваги КМДН-інтегрованих мікросхем за основними параметра­ми можуть бути досягнуті за допомогою підвищеної складності техно­логічного процесу і зменшення ступеня інтегрованості.

ВИСНОВОК

Провівши дослідження можна зробити висновки що, польовий транзистор – це напівпровідниковий прилад, підсилювальні властивості якого зумовлені потоком основних носіїв, що протікає через провідний канал і керований електричним полем. На відміну від біполярних робота польових транзисторів заснована на використанні основних носіїв заряду в напівпровіднику. За конструктивним виконанням і технологією виготовлення польові транзистори можна розділити на дві групи: польові транзистори з управляючим pn - переходом і польові транзистори з ізольованим затвором.

Польовий транзистор як елемент схеми є активним несиметричним чотириполюсником, у якого один із затисків є загальним для ланцюгів входу і виходу. Залежно від того, який з електродів польового транзистора підключений до загального виведення, розрізняють схеми: із загальним витоком і входом затвор; із загальним стоком і входом на затвор; із загальним затвором і входом на витік.

Польові транзистори мають вольт-амперні характеристики, подібні ламповим, і володіють всіма принциповими перевагами транзисторів. Це дозволяє застосовувати їх у схемах, де в більшості випадків використовувалися електронні лампи, наприклад, у підсилювачах постійного струму з високоомним входом, в джерельних повторювачах з особливо високоомним входом, у електрометричних підсилювачах, різних реле часу, RS-генераторах синусоїдальних коливань низьких і інфранизьких частот, у генераторах пилкоподібних коливань, підсилювачах низької частоти, що працюють від джерел з великим внутрішнім опором, в активних RC-фільтрах низьких частот. Польові транзистори з ізольованим затвором використовують у високочастотних підсилювачах, змішувачах, ключових пристроях. Польові транзистори є невід’ємними складовими малогабаритних електронних пристроїв завдяки своїм фізичним те електричним характеристикам.

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.П77 Прищепа М. М., Погребняк В. П.

Мікроелектроніка. В 3 ч. Ч. 1. Елементи мікроелектроніки: Навч. посіб./За ред. М. М. Прищепи. - К.: Вища шк.,2004. - 431 с.: іл.

ISBN 966-642-223-9(ч. 1)

ISBN 966-642-224-7