Предварительные расчёты порогового напряжения транзисторов с учётом их конструктивно-технологических параметров

Для n-МОП-транзистора c n⁺-Si*-затвором:

Встроенный потенциал подложки для Si при :

0.4008 B

Разность встроенных потенциалов затвора и подложки:

-0.9508

Заряд, связанный с поверхностными состояниями на границе оксид- кремний:

6.4800*10^-9

Ширина ОПЗ под затвором:

1.1414*10^-6 cм?

Заряд, связанный с ОПЗ полупроводника:

-1.4792*10^-7

Удельная емкость диэлектрика:

1.1144*10^-7

Падение напряжение на оксидном слое:

1.2692 B

0.8016 B

Пороговое напряжение:

1.1200 B

Для p-МОП-транзистора c n⁺-Si*-затвором:

0.4008 B

Разность встроенных потенциалов затвора и подложки:

-0.1492

Ширина ОПЗ под затвором:

1.1414*10^-6 см

Заряд, связанный с ОПЗ полупроводника:

1.4792*10^-7 Кл/См²

Падение напряжение на оксидном слое:

-1.3855 B

-0.8016B

Пороговое напряжение:

-2.3363 В

Расчёт зависимости порогового напряжения от концентрации примеси на поверхности полупроводника

По заданию для n-МОП-транзистора необходимо получить . На рис.5 указано оптимальное значение концентрации в подложке ; тип примеси – акцепторы (бор). Таким образом, необходимо провести корректировку порогового напряжения путем подлегирования поверхности подложки акцепторами (бором) до концентрации на глубину, приблизительно равную глубине залегания стока-истока .

Рисунок 11. Зависимость порогового напряжения n-МОП-транзистора от концентрации примеси в подложке (в области канала)

Рисунок 12. Зависимость порогового напряжения p-МОП-транзистора от концентрации примеси в подложке c p⁺-Si*-затвором.

На рис.12 указано оптимальное значение концентрации примеси ; тип примеси – доноры (фосфор). Таким образом, необходимо провести корректировку порогового напряжения путем подлегирования поверхности подложки донорами (фосфором) до концентрации на глубину, приблизительно равную глубине залегания стока-истока .

Расчёт зависимости порогового напряжения от толщины подзатворного оксида

С использованием оптимального значения концентрации примеси в подложке проводится расчёт зависимости порогового напряжения n-МОП-транзистора и p-МОП-транзистора от толщины подзатворного оксида .

Рисунок 13. Зависимость порогового напряжения n-МОП-транзистора от толщины подзатворного оксида

Рисунок 14. Зависимость порогового напряжения p-МОП-транзистора от толщины подзатворного оксида

Построение эскизов одномерных распределений примеси в вертикальных сечениях затвора и стока-истока

Используя известные геометрические размеры, глубины и концентрации примеси во всех областях транзистора, эскиз ожидаемого результирующего распределения примеси (разности концентраций донорной и акцепторной примесей N=|N_d−N_a|в каждом из основных вертикальных сечений рассматриваемого прибора.

Рисунок 15. Эскиз результирующего распределения примеси n-p-МОП-транзистора:а – в вертикальном сечении в области стока-истока, б – в вертикальном сечении в области затвора.

На рис.16б области транзистора расположены в следующем порядке:

1. сильнолегированный п⁺-Si* затвор –

2. SiO₂ – , где

3. Si-подложка р-типа с n-p-карманом N_карм ,