ПОЛЕВОЙ ЭЛЕКТРОД МОП-ТРАНЗИСТОРА

Предлагаемая полезная модель относится к области микроэлектроники и может быть использована в конструкциях полевых полупроводниковых приборов для повышения надежности и уменьшения габаритов кристалла.
Известен полевой электрод, который сформирован из проводника, выполненного из алюминия, на поверхности оксида кремния по периферии кремниевого кристалла диода и имеющий электрический контакт в сформированных контактных окнах с рабочим (эпитаксиальным) слоем n-типа кремниевого кристалла диода (А. Блихер «Физика тиристоров» перевод с англ. И.В. Грехова, 1981 г., стр. 185-189).
Присутствие оксида кремния поверх рабочего слоя кристалла предохраняет его от внешних воздействий, но подвижные ионы в оксиде кремния могут способствовать образованию инверсного канала. Полевой электрод предотвращает возникновение инверсных областей и паразитных каналов на периферии кристалла полупроводникового прибора. Так как полевой электрод эквипотенциален, то подвижные ионы не могут преодолеть участи окисла под полевым электродом, тем самым повышая стабильность прибора, исключая токи утечки.
Недостатком приведенной конструкции полевого электрода кремниевого кристалла диода является то, что из-за наличия в слое оксида кремния контактных окон к рабочему слою по периферии полупроводникового прибора увеличивается площадь кристалла.
Данный недостаток устранен в полевом электроде, который сформирован из проводника на поверхности оксида кремния по периферии кремниевого кристалла МОП-транзистора и имеющего электрический контакт с рабочим слоем кремниевого кристалла МОП-транзистора. В данной конструкции контактные окна не формируются в слое окисла, а контактирование металлического электрода из алюминия происходит на краю кристалла вблизи линии разделения кристаллов (А. Керенцев, В. Ланин, «Конструктивно-технологические особенности MOSFET-транзисторов» Силовая электроника №1, 2008 г. стр. 34-36).
Недостатком указанного в прототипе полевого электрода МОП-транзистора является то, что его необходимо дополнительно изолировать слоем диэлектрика, например, полиимидом или слоем фосфоросиликатного стекла, и провести вскрытие окон в диэлектрике в местах присоединения гибких выводов. Изоляция необходима для предотвращения замыканий при загрязнениях или разварке гибкими выводами. Следует отметить, что металлический полевой электрод в области разделения кристаллов влияет на качество, так как при разделении пластины на кристаллы инструмент будет «засаливаться» металлом электрода и, в конечном счете, затупляться.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности МОП-транзисторов без усложнения технологического процесса.
Указанный технический результат достигается тем, что полевой электрод, сформированный из проводника на поверхности оксида кремния по периферии кремниевого кристалла МОП-транзистора и имеющий электрический контакт с рабочим слоем кремниевого кристалла МОП-транзистора, в отличие от известного полевого электрода выполнен из поликремния того же типа проводимости, что затвор кремниевого кристалла МОП-транзистора и имеет локальный симметричный электрический контакт на линии разделения с каждой стороны рабочего слоя кристалла.
Поликремниевый полевой электрод формируется одновременно с поликремниевым затвором. Изоляцию полевого электрода из поликремния вне линии разделения на кристаллы выполняют из слоя оксида кремния, который формируют в качестве изоляции перед металлизацией истока, таким образом, для формирования защитного слоя изоляции нет необходимости в дополнительных операциях фотолитографии и нанесения диэлектрика. Также локальное наличие полевого электрода из поликремния в областях разделения на кристаллы из-за одинаковой твердости моно- и поликристаллического кремния не влияет на качество резки и износ инструментов в отличие от металлических пленок. Таким образом, исключатся сколы и трещины на краю кристалла при резке. Следует отметить, что при возможном рассовмещении при резке, электрический контакт к рабочему слою будет обеспечен на других сторонах кристалла, не требуя дополнительных технологических зазоров.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами. Конструкция МОП-транзистора с предлагаемым полевым электродом представлена на фиг.1 (вид сверху) и на фиг.2 (схематичный разрез ячейки МОП-транзистора).
Позициями на фиг.1, 2 обозначены:
1 - кремниевая высоколегированная n+ подложка;
2 -эпитаксиальный слой n-типа;
3 - р-активная область;
4 - n+ исток;
5 - оксид кремния;
6 - поликремний;
7 - металлизация истока;
8 - металлизация стока;
9 - область линии разделения кристаллов;
10 - контактная площадка истока;
11 - контактная площадка затвора.
Ниже описана конструкция предлагаемого дискретного МОП-транзистора с предлагаемым полевым электродом и основные этапы его изготовления.
На кремниевой высоколегированной n+ подложке 1 КЭС (100) с удельным сопротивлением 0,01 Ом·см со сформированным эпитаксиальным слоем n-типа 2 с сопротивлением 1 Ом·см толщиной 7-8 мкм пирогенным окислением формируют слой оксида кремния 5, на котором будет формироваться поликремневый затвор. Далее наносят слой поликремния 6 и проводят диффузию фосфора и плазмохимическое травление поликремния для формирования затвора и полевого электрода n-типа проводимости доходящего до области линии разделения кристаллов 9. Далее формируются р-активные области 3 ионным легированием бора энергией 40 КэВ. Ионным легированием фосфора формируют n+ области истока 4. Затем происходит формирование слоя оксида кремния 5 и травление в нем окон для формирования металлизации истока 7. Далее напылением алюминия формируются металлизация истока 7, контактные площадки истока и затвора 10 и 11. Омический контакт металлизации стока 8 выполнен напылением золота и дальнейшим вживанием золота.
Использование предлагаемого полевого электрода МОП-транзистора из поликремния повысило процент годных кристаллов на 4% по сравнению с аналогичным МОП-транзистором с проводящим электродом из алюминия дополнительно изолированным полиимидом. Также уменьшилась себестоимость, за счет исключения дополнительных технологических операций по изоляции металлического полевого электрода.