Интегральный n-канальный моп-транзистор

Интегральный n-канальный моп-транзистор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) Н 01 (29/784

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

L4- Слз

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3419099/25 (22) 07,04,82 (46) 07.03,93, Бюл. ¹ 9 (72) Ю.В.Агрич и М,М.Èâàíêîâñêèé (56) Патент США N. 3936858, кл. 357-23, опублик 1976.

i,Schroeder et.al, "An ad гanted radiation

Tarchnet buef cross LSI tecgnology", N 6, 1981, рр.4033 — 4036, Патент США ¹ 4160987, кл. 357 — 41, опублик, 1979, (54)(57) И Н Т Е Г РАЛ Ь Н Ы Й й-КА Н АЛ Ь Н Ы Й

МОП-ТРАНЗИСТОР, выполненный в полупроводниковой подложке р-типа проводимости и содержащий области истока, стока и-типа проводимости, электрод затвора и затворный диэлектрик и охранную область р-типа проводимости, которая примыкает к областям стока, истока и канала, а также изолирующий диэлектрик, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения надежности, в охранной области сформирована зона того же типа проводимости с повышенным содержанием основных носителей, которая удалена от области стока на расстояние не менее максимальной ширины области пространственного заряда области стока в охранной области, а концентрацию основных

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в быстродействующих и-МОП и К-МОП интегральных схемах повышенной надежности, Целью изобретения является повышение надежности, максимального рабочего напряжения и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в известном интегральном п êàíaëüíoì

МОП-транзисторе, выполненном в полупро„„SU „„1О99791 А1 носителей в охранной области и в зоне определяют из следующих соотношений: (Мохрфвсхр}0,5 = (канФвкэн)

0,5

+ Glop Сз С йз " охрЗ З 1 „

3 (2 q p )0,5 d3 Noxp (2 ц Еп ) (1кан ®вкэн ) — (ЛБпср СЭ )—

0,5 05 риз оз

ГДЕ Йкэн. Noxp И N3- КОНЦЕНтРаЦИЯ ОСНОВНЫХ носителей в области канала, o",ðaêíîé области и зоны;

О- вкэн, Фвохр И вз ПОТЕНЦИаЛЫ ИЗГИба зон при сильной инверсии в областях кана- 3 ла охранной области и зоны; Ъ

AUoop — допустимое изменение порогового напряжения транзистора в процессе эксплуатации;

U T — максимальное напряжение пи ания;

Сэ и C» — удельная емкость затворного и изолирующего диэлектрика;

1% ф ц — заряд электрона;

l сО

Ел — ДИЭЛЕКтРИЧЕСКаЯ ПРОНИЦаЕМОСтЬ полупроводника;

Ю

d> и d» — толщина затворного и изолирующего диэлектрика,,О

Д водниковой подложке р-типа проводимости д и содержащем области истока. стока и-типа проводимости, электрод затвора, затворной диэлектрик, охранную область р-типа проводимости, которая примыкает к областям стока, истока и канала, а также изолирующий диэлектрик, в охранной области сформирована зона того же типа проводnмости с повышенным содержанием основных носителей, которая удалена от области стока — <"!ОСИ .,- „::=: :-":-! =;:- - ДВОен .НОМУ

:-.нак0!4у сОе: - .: .-.. .::- -: -":: = - M ОхраннОЙ (ТИ, ; -;iv*.:;=-ii НИ8 Г:QPQ! Q-!

-: Зис О: а В,арОЦессе .8:-;Я8ГИ08 OOl!BCTb!Q — = -=:=-ТBQQHOrQ диз.;у :::=. :M.::.:.ËMpó!0 ..ö8ÃO M за1ЗО(- г, и":.- Л".—..-".= ОИ;. b, СГ .:, Нет, ТВРН НО

".."::-. -:-. . =:а ";-::;ницаемасть

; - с:-=:- -.:=: иблучено из из: -"::.:::::.: — -::: е:-.:;: :. е -. =:-ик ЛОП-транзиj - : 0 В - Р а В -" н -. В а н ул 0

==!p. :.. .=: -ия ОВОази=*:нОГО тран

", !. —. ; oÀ 5B»с: и ЙОд изОлир юь".= .-- ::.:,"ЗИКО-" =":-:;-СЛ8 ВОЗДейстВИЯ

1и;-. :Оу.:;.:::,.е".. .:::;ЗЛ,:.:=.НM.—:., >%58HbiJJB!0+83

-;-;- )О-=,.:.;-:=-.;.- -.:--::ц Оя ;;..:-.: и: —: =-;абацcro транзисто° )

- -Г,- ГО -ОО-.HОЩ8НИЯ ИСДОЛ,-:а. :- = .= ::=::: .-.!Bpè: —::;=:.:—: —:Вл-:Ho получен а.-:= :8Д8ННОГО В

: Оеж:-1ке:- -Üi .Ì ЗВТВС:.:.—. ". = =::. =::.;::<: -. o- Г ..:-::. :-.л.:-й -. е!-; ия па— —:-; iста O 00 f4 Г H9 Н B, -,.СНОГ НИ

,:O В Ы !H8HHQM л - . — - —,Д . г "Ойй -,: теИ i Qt; --.С;.::- -.:ДОВЛЕТ2

АЗИЗ ъ1 г — - " - Bн i pBции

:; - O HH OQ 00:.".:,,-,"-,-> --;:-.ВНО У B;i ИЗГИ-! ч = — ..": !-, л= Р,й:.i - (. ОЛастях

".Ы С: 0 88 СT

1099791

Unix — максимальное напряжение питания, т,е, максимальный потенциал на электродах транзистора;

Сз и С» — удельные емкости затворного и изолирующего диэлектриков;

d+3 и d3 — толщины изолирующего и затворного диэлектриков соответственно;

q — заряд электрона; е„— диэлектрическая проницаемость полупроводника.

Приведенное соотношение получено исходя из соотношения, связывающего концентрации акцепторов в охранной области с концентрацией акцепторов в канальной области, и выражает условие равенства по-. рогового напряжения паразитного транзистора максимальному напряжению питания после воздействия ионизирующего излучения, вызвавшего изменению порогового напряжения рабочего транзистора íà hUnop.

Для дополнительного повышения надежности и быстродействия концентрация акцепторной примеси в дополнительной зоне охранной области, удаленной от областей стоков, должна быть максимально возможной, т.е. значительно выше минимального значения, задаваемого приведенным неравенством, Высокая концентрация акцепторнай примеси в дополнительной зоне охранной области позволяет эффективно подавлять паразитные тиристорные эффекты, если иканальный транзистор используется в КМОП структуре, а также более эффективно, т,е. с уменьшением потерь, передавать потенциал подложки между транзисторами в интегральных схемах.

При этом, поскольку зона с повышенной концентрацией акцепторной примеси удалена от областей стоков, повышение концентрации в ней не приводит к ухудшению таких параметров, как токи утечки и пробивные напряжения, а также емкостей стоковых переходов, а это ведет к снижению потребляемой мощности, повышению надежности и быстродействия интегральных схем, использующих и-канальные транзисторы с заявляемой конструкцией.

В соответствии с изобретением была изготовлена К-МОП ИС, включающая выполненные в кремниевой подложке КЭФ 4,5 с ориентацией поверхности па плоскости (100) низколегированную бором область ртипа проводимости глубиной 7 мкм и концентоацией в припаверхностнай области

2.10 1/см, слой изолирующего диэлектг рика толщиной 4500 А, затворный диэлектрик толщиной 900 А, на котором выполнены электроды затвора из паликристаллического кремния г.- и18 проводимости. В подложке р-типа проводимости в окнах, образованных слоем изолирующего диэлектрика и-типа проводимости глубиной 1 мкм и кон5 центрацией 1.10 1/см, flop нижней погО э верхностью изолирующего диэлектрика выполнены первые охранные области р-типа проводимости глубиной - 1 мкм и концентрацией 9.10 1/см, причем за счет

16 г

10 боковой диффузии примеси первые охранные области распространяются в стороны от изолирующего диэлектрика и примыкает к краям затворного диэлектрика под электродом затвора и краям областей истоков, 15 стоков.

flop слоем изолирующего диэлектрика на расстоянии 5 мкм от областей истоков, стоков выполнена вторая охранная область р+-типа проводимости глубиной 2 мкм и

20 концентрацией у поверхностей 1.10

1/см .

Изготовленные и-канальные МОП-транзисторы имели следующие характеристики; пороговое напряжение транзистора 1,4 В, 25 пороговое напряжение параэитнаго канала в первой охранной области пад изолирующим диэлектриком 18 В, пороговое напряжение паразитнога канала во второй охранной области под изолирующим диэЗО лектрикам более 100 В, напряжение пробоя сток-подложка ";8 — 20 В, сдвиг парагавага напряжения рабочего транзистора при облучении на источнике Са с поглощенной

60 дозой 1.10 рад 0,5 Б, сдвиг порогового на35 пряжения паразитного канала в первой охранной области под изал ирующим диэлектрикам при облучении на источнике

Са с поглощенной дозой 1,10 рад 14 В, 6О

Таким образам,. изготовленные образ40 цы и-канальных МОП-транзисторов выдерживают воздействие ионизирующих излучений с дозой 1.10 рад без появления утечек к встроенным каналам как под затворным, так и пад изолирующим диэлект45 риками, имея при этом напряжение пробоя

18 — 20 B. и-Канальные МОП-транзисторы, известные па прототипу, при обеспечении стойкости к ианизирующим излучениям на уровне

50 1.10 рад имеют пробивное напряжение

5 всего 8 — 9 В связи с необходимой для первой охранной области концентрацией акцепторов 2,10 1/см и, кроме тога, повышен17 3 ные емкости и токи утечки переходов сток

55 (исток) — подложка, Те же транзисторы с концентрацией поимеси в охранной абла16 . сти 9.10 1/см имеют напряжение пробоя сток (исток) — подложка 18 — 20 В, на не обеспечивают надежной работы транзисторов при напряжении питания +10 В в связи

„3 р 14,К8081,ма.зека"- 1955 i;-!:;3а>к :: > -; ь !-1ОЕ

81 1И /11 fl;. !ð c цГ рГ . =.. = -!ИО О, ом!, i i «1 1-, Произв;:дстp8 к Но.издательский l:.(ç,;()l II : —: :. еч-: ., . - : - «ii ;,; ", i ",,:,и;-.: -1 0; с появлением /течек ме:-кдт стОками (;-!c -оками) соседних транзисторов после ООл,!чения их на р -источнике с дозой i.10" рад (на затворе паразитных транзисторов присутсТВ138Т +1 0 В при Остаточном порОГовоГО!! а 18-14 .=- 4 ).

Использование и-канальнь х транзис оров, например, в К-МОП и интеГральныхсхемах позволит повысить их надежность за счет подавления паразитных тиристорных зФФектов я Г ло ГНО; пакова13ных струк „ рах

1при плотности размещения более 5 инвер, „2 л,оов в );м1И-), „Твеличени;; напряхкений про5ОР с | ок--подло3кка с --., Ь до 15 -Ю В и - стран8ния !яоазитных v3HBJiQB при воз

Д8ЙСТВИИ ИОНИЗИР33КЭЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПО . -лощенной дозой 3.30 раз и более при

«охоанен3 i,. высокоГО оцстродействия (за америка менее. н/c) и малой потребляемой

30 мо! цности,