ДМОП транзистор с повышенным пороговым напряжением

Полезная модель относится к области электронной техники, а именно к ДМОП транзистору с двойной диффузией, и может быть использована как в качестве дискретного прибора, так и в качестве элемента при создании интегральных микросхем различного назначения.
Известен ДМОП транзистор, включающий слой n+ типа, эпитаксиальный слой n-типа на кремниевой подложке, подзатворный окисел, слой поликристаллического кремния, базу транзистора р-типа, n- дрейфую область, n+ истоковые области, металлические контакты к затвору, к базе, к стоковой и истоковой областям (RU №127514, МПК H01L 29/00, 27.04.2013).
Одним из недостатков такого транзистора является невысокое пороговое напряжение в случае использования фосфора для легирования поликремниевого затвора, что приводит к снижению помехозащищенности транзистора.
Задача полезной модели - увеличение порогового напряжения транзистора  и повышение его помехозащищенности.
Технический результат - увеличение порогового напряжения транзистора  и повышение его помехозащищенности
Технический результат достигается тем, что в ДМОП транзисторе, включающем эпитаксиальный слой N- типа на кремниевой подложке N+ типа, активные области P типа, области истоков N+ типа, подзатворный окисел, поликремниевый затвор, металлические контакты ко всем областям транзистора, в качестве затвора используются плёнки поликристаллического кремния p-типа проводимости.
Если легировать поликремниевый затвор бором, то изменение энергетической диаграммы приведёт к увеличению работы выхода из поликремниевого затвора, что увеличит пороговое напряжение транзистора  и улучшит его помехозащищенность.
На фиг. 1 изображено поперечное сечение элементарной ячейки предлагаемого ДМОП транзистора, где:
1 - алюминий,
2 – межслойная изоляция,
3 – поликремниевый затвор,
4 – подзатворный диэлектрик.
Пример использования полезной модели.
Были изготовлены ДМОП транзисторы, структура которых изображена на фиг.1.
+
Транзисторы формировались на эпитаксиальных n-n-структурах кремния, с удельным сопротивлением эпитаксиальной плёнки 6 – 8 Ом·см.  Для проведения сравнительного анализа были изготовлены транзисторы с легированием поликремниевого затвора разными примесями.
2
+
Карман р-типа был образован ионной имплантацией бора дозой 10-15 мкКл/см с последующей разгонкой на глубину, порядка, 4,0 мкм. Карманы n, образованные диффузией фосфора на глубину 0,6 мкм, служили истоком транзистора. Диффузия фосфора осуществлялась в те же окна, что и ионное легирование бора (р-карман), это позволило осуществить операцию самосовмещения канала транзистора.
+
-
+
+
2
3
4
Для уменьшения влияния вертикального паразитного биполярного n-p-n-n-транзистора, в центр транзисторных ячеек проводилась диффузия бора на глубину порядка 2,0 мкм (р карман). В качестве подзатворного диэлектрика транзистора использовалась комбинация пленок SiO-SiN с суммарной толщиной около 0,15 мкм. Пленка поликристаллического кремния, толщиной около 0,5 мкм, выполняющая роль затвора, осаждалась поверх затворного диэлектрика методом разложения моносилана. Для уменьшения сопротивления затвора в плёнку поликристаллического кремния проводилась диффузия примеси. При этом в первой группе транзисторов легирование поликремния осуществлялось при температуре 870ºС фосфором, а второй – бором.
4
3
4
2
3
4
Конфигурация поликремниевого затвора в центральной части кристалла между транзисторными ячейками формировалась фотолитографией, с последующим удалением поликремния в плазме СFв ненужных областях. Изоляция между электродами истока и поликремниевым затвором осуществлялась последовательным осаждением диэлектрических плёнок SiN-SiO-SiNс последующим вытравливанием контактных окон к транзисторным ячейкам и поликремниевому затвору. Далее, поверх сформированного изолятора напылялась плёнка алюминия толщиной 1-1,4 мкм вакуумно-термическим способом, с последующим формированием электродов истока (объединяющего все транзисторные ячейки) и затвора. Для контакта к стоку, на обратную сторону пластины напылялась система металлизации Ti-Ni-Au, и осаждалось гальваническое золото толщиной 3-4 мкм.
По завершению технологического цикла проводились измерения электрических характеристик транзисторов на измерителе параметров полупроводниковых приборов Л2-56. Контролируемыми параметрами являлись: напряжение лавинного пробоя транзисторов в режиме: Uзи = 0 В, Ic = 10 мкА; ток стока транзисторов в режиме: Uзи = 3,5 В, Uси = 0,5 В; и пороговое напряжение транзисторов в режиме: Uзи = Uси; Iс = 1,0 мА.
В таблице 1 представлены результаты измерений электрических параметров транзисторов с разным типом проводимости поликремниевого затвора. Видно, что при легировании поликремниевого затвора бором, вместо фосфора, пороговое напряжение транзисторов выросло с 1,1-1,2 В до 1,4-1,5 В. При этом падения тока стока транзисторов в заданном режиме не наблюдалось.
Таким образом, использование в n-канальных транзисторах в качестве затвора плёнок поликристаллического кремния p-типа проводимости позволяет получать более высокие значения порогового напряжения. Использование в логических ключевых схемах n-канальных ДМОП транзисторов с поликрикремниевыми затворами p-типа может быть рекомендовано для увеличения их помехозащищенности.
Таблица 1
Iс, мА(Uси = 0,5 В;Uзи = 3,5 В)
Uси проб, В(Uзи = 0 В,Ic = 10 мкА)
Uзи пор, В(Uси = Uзи;Iс = 1 мА)
Транзисторы сn<sup>+</sup>-поликремниевым затвором
105 – 115
260 – 275
1,1 – 1,2
Транзисторы ср<sup>+</sup>-поликремниевым затвором
105 – 115
260 – 275
1,4 – 1,5