МДП-ТРАНЗИСТОР НА СТРУКТУРЕ КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ

Полезная модель относится к области микроэлектроники и может быть использована при изготовлении интегральных схем на базе структур кремний на сапфире (КНС), широко используемых для создания цифровых, цифроаналоговых и аналого-цифровых КМОП БИС, а также КМОП БИС повышенной надежности и устойчивых к радиационным воздействиям.
К сверхтонкопленочным МДП-транзисторам предъявляются повышенные требования к размерам их элементов, усложняющие технологию их изготовления.
В рассматриваемом МДП-транзисторе, выбранном в качестве прототипа предлагаемого МДП-транзистора и содержащем сформированные планарно в островке слоя кремния на лицевой поверхности подложки из сапфира области истока и стока и расположенный между ними канал с изолированным электродом затвора, смонтированным на поверхности диэлектрика, расположенного между затвором и каналом (см. конструкцию МДП-транзистора на КНС в двух прилагаемых к настоящему описанию полезной модели дополняющих друг друга источниках информации в объеме двух страниц каждого: американская докторская диссертация на англ. яз. Wetzel М.А. «Silicon-on-Sapphire Technology for Microwave Pover Applications». University of California at San-Diego, 2001, p. 8, fig. 1-1(C) и статья Адонина А. «Новые возможности технологии БИС со структурой "кремний на сапфире"» - Электронные компоненты. 2000, N3, с. 4, рис. 4), указанный диэлектрик должен быть достаточно тонким для обеспечения требуемой электрической емкости между электродом затвора и каналом. При этом изложенное производственное условие изготовления такого МДП-транзистора обусловливает кроме снижения технологичности его изготовления возможность нежелательного эффекта туннелирования электронов в упомянутом диэлектрике между электродом затвора и каналом в сверхмалогабаритных МДП-транзисторах.
Технический результат от использования предлагаемой полезной модели - усовершенствование конструкции МДП-транзистора на КНС, обеспечивающее повышение технологичности его изготовления и эксплуатационного ресурса указанного транзистора за счет выигрышной замены материала диэлектрика между электродом затвора и каналом с диоксида кремния на сапфир подложки в результате монтажа электрода затвора на обратной поверхности подложки из сапфира и исключения из конструкции транзистора отдельного конструктивного элемента - тонкого диэлектрика, содержащегося в МДП-транзисторе-прототипе и допускающего нежелательный эффект туннелирования электронов в упомянутом диэлектрике между электродом затвора и каналом в сверхмалогабаритных МДП-транзисторах.
Кроме того, предлагаемый МДП-транзистор расширяет арсенал современных сверхтонкопленочных МДП-транзисторов для создания цифровых, цифроаналоговых и аналого-цифровых КМОП БИС.
Для достижения указанного технического результата в МДП-транзисторе на структуре кремний на сапфире, содержащем сформированные планарно в островке слоя кремния на лицевой поверхности подложки из сапфира исток и сток и расположенный между ними канал с изолированным электродом затвора, смонтированным на поверхности диэлектрика, расположенного между затвором и каналом, электрод затвора смонтирован с его размещением на протяжении канала на обратной поверхности подложки из сапфира, выполняющей функцию упомянутого диэлектрика.
Для обеспечения требуемой настроечной толщины участка подложки из сапфира между затвором и каналом электрод затвора может быть смонтирован с его размещением на протяжении канала в выемке, выполненной в подложке из сапфира с ее обратной стороны.
При этом электрод затвора может быть изготовлен методом вакуумного напыления на обратную поверхность подложки из сапфира.
На фиг. 1 схематически показана конструкция предлагаемого МДП-транзистора.
Предлагаемый МДП-транзистор содержит сформированные планарно в островке слоя кремния 1 на лицевой поверхности подложки 2 из сапфира исток 3 и сток 4 из кремния n-типа и расположенный между ними канал 5 из кремния p-типа с изолированным электродом 6 затвора, смонтированным на поверхности диэлектрика, расположенного между электродом 6 затвора и каналом 5 и представляющего собой подложку 2 из сапфира.
Причем электрод 6 затвора смонтирован на обратной поверхности подложки 2 из сапфира,
Для обеспечения требуемой настроечной толщины участка подложки 2 из сапфира между электродом 6 затвора и каналом 5 электрод 6 затвора может быть смонтирован с его размещением на протяжении канала 5 в выемке (на фигуре 1 не показана), выполненной в подложке 2 из сапфира с ее обратной стороны.
Предлагаемый МДП-транзистор в примере выполнения изготовлен в следующем порядке.
1. На подложке 2 из сапфира (R-среза) эпитаксиально выращивается слой кремния.
2. В кремниевом слое методом ионной имплантации предварительно формируются канал 5 p-типа (p-) и области истока 3 и стока 4 n-типа (n+).
3. Затем методами травления на поверхности получившейся структуры формируются указанные выше канал 5 и исток 3 и сток 4.
4. После чего на канал 5 и исток 3 и сток 4 напыляется оксид кремния.
5. Далее в оксиде кремния вытравливаются выемки для подвода электрических контактов над истоком 3 и стоком 4, которые заполняются металлом.
6. И наконец, на участке обратной поверхности подложки 2 из сапфира напротив канала 5 на протяжении последнего производится вакуумное напыление электрода 6 затвора, причем предварительно подложка 2 из сапфира утоняется с помощью шлифовки до требуемой настроечной толщины или в подложке 2 из сапфира с ее обратной стороны изготавливается выемка с учетом получения указанной настроечной толщины подложки 2 в выемке под вакуумное напыление электрода 6 затвора на поверхность дна выемки (на фиг. 1 выемка не показана).
Предлагаемый МДП-транзистор функционирует в обычном порядке (см., например, книгу Бочарова Л.Р. «Полевые транзисторы». М., «Радио и связь», 1984, с. 29).
При этом принцип работы предлагаемого МДП-транзистора основан на изменении величины тока в канале 5 в зависимости от заряда на электроде 6 затвора, при котором предлагаемое изменение размещения электрода 6 затвора на режим работы МДП-транзистора не влияет.
Конструкция предлагаемого МДП-транзистора обеспечивает повышение технологичности его изготовления и эксплуатационного ресурса указанного транзистора за счет выигрышной замены материала диэлектрика, расположенного между электродом затвора и каналом в МДП-транзисторе-прототипе, с диоксида кремния на сапфир подложки 2, увеличивающий допустимую настроечную толщину подложки 2 сапфира, выполняющей функцию диэлектрика в предлагаемом МДП-транзисторе и расположенной между электродом 6 затвора и каналом 5, в результате монтажа электрода 6 затвора на обратной поверхности подложки 2 из сапфира и одновременного исключения при этом из конструкции МДП-транзистора отдельного конструктивного элемента - диэлектрика, содержащегося в МДП-транзисторе-прототипе.