Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
начинается слабый процесс лавинного умножения. Генерированные при этом
электроны сразу же поступают в сток, а генерированные дырки двигаются к
истоку, составляя ток подложки. Однако, поскольку КНС-прибор не имеет
контакта к подложке, эти дырки накапливаются у границы истока, смещая его
в прямом направлении. При этом прибор фактически как бы находится в
режиме с положительно смещенной подложкой VBs> > 0, что эквивалентно
уменьшению порогового напряжензт. Этим объясняются наблюдаемые скачки
тока. Амплитуда скачков порогового напряжения сильно зависит от степени
легирования под-
Инберсис-нный
С&едненная
Z/L -25 Л-85 ~~ (б
Изолирующая псдложка
5 Ю If 20
а
Рис. 57. МОП-транзистор типа "кремний теристики КНС-прибора (б) [64].
5
на изоляторе" (й) и стоковые харак-
76
Глава 8
ложки: чем больше концентрация, тем больше скачок VT и тем заметнее
перегибы вольт-амперных характеристик.
В работах [65, 66] для изготовления КНИ-приборов предложено использовать
рекристаллизацию лазерным отжигом пленок аморфного кремния на изолирующих
подложках, таких, как Si3N4 и Si02. В настоящее время рабочие
характеристики КНИ-структур значительно уступают соответствующим
характеристикам приборов на монокристаллических подложках. Это
обусловлено высокой плотностью дефектов в объеме таких эпитаксиальных
кремниевых пленок' и большой плотностью поверхностных состояний на
границах раздела кремний-^изолятор. При улучшении качества пленок КНИ-
приборы нашли бы широкое применение в сверхбыстродействующих схемах.
Кроме того, на основе КНИ-структур можно было бы попытаться освоить
трехмерный уровень интеграции микросхем, "накладывая" друг на друга
соответствующие плоские базовые КНИ-структуры [80].
8.5.8. МОП-транзистор с V-канавкой
Структура МОП-транзистора с V-канавкой [67 ] схематически показана на
рис. 58, а, а структура МОП-транзистора с U-канав-кой - на рис. 58, б
[68]. Эти приборы изготавливаются на кремниевых подложках с ориентацией
(100) на основе эффекта анизотропного травления. Вытравливаемые V-канавки
имеют характерный угол наклона на 54,7° по отношению к горизонтальной
плоскости. Как видно из рис. 58, а, распределение легирующих примесей
здесь аналогично распределению примесей в МОП-транзисторах с двойной
диффузией. В этих приборах два параллельных друг другу канала длиной L
расположены на обеих сторонах вытравленной канавки. Общим стоком служит
подложка. В такой конфигурации легко соединить параллельно требуемое
число отдельных приборов, что позволяет создавать таким способом мощные
переключатели, выдерживающие большие токи [69]. В тех ситуациях, когда
требуется планарная организация схемы, т. е. нужно, чтобы все контакты
выходили на внешнюю поверхность кристалла, можно исключить из структуры
п+-область и увеличить степень легирования р-слоя (заменить р на р+).
Левая /?+-область тогда будет стоком, правая - истоком (или наоборот), а
собственно канал будет расположен по границе ЛВС.
8.5.9. Гексагональный МОП-транзистор
На рис. 59, а показана полупроводниковая структура, представляющая собой
плотно упакованный массив так называемых гексагональных МОП-транзисторов
[70]. Отдельная ячейка структуры представляет собой МОП-транзистор с
двойной диффузией
МОП -т раявисторы
77
Рис. 58. МОП-транзистор с V-образной канавкой (а) и U-образной канавкой
(б) [67, 68].
и шестиугольным истоком. Узкий диффузионный канал, расположенный по его
периферии, перекрыт поликремниевым затвором. Общим стоком служит подложка
структуры. Гексагональная структура имеет высокую плотность размещения
элементов на кристалле (~105 см-2). Большие значения отношения ширины к
длине канала (6ZN/L) обеспечивают высокую крутизну и малое выходное
сопротивление во включенном состоянии.
На рис. 59, б приведены выходные характеристики мощной гексагональной
структуры, рассчитанной на переключение токов до 100 А. Напряжения,
соответствующие участку насыщения характеристик, имеют те же значения,
что и в аналогичных биполярных приборах таких же размеров. Выходное
сопротивление
78
Глава 8
а &
Рив. 59. Гексагональный МОП-транзистор (а) и его выходные характеристики
(б) [70].
во включенном состоянии составляет всего лишь 0,05 Ом. При необходимости
можно получить меньшие выходные сопротивления, увеличив отношение 6NZIL.
8.6. ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПАМЯТИ
Если модифицировать затвор обычного МОП-транзистора таким образом, чтобы
в подзатворном диэлектрике мог храниться электрический заряд, то мы
получим новый прибор - энергонезависимый элемент памяти. С тех пор как в
1967 г. был предложен первый такой прибор [71J, энергонезависимые
элементы памяти получили широкое развитие и распространение. На их основе
в настоящее время разрабатывается и изготавливается широкий класс
полупроводниковых интегральных запоминающих устройств (ЗУ), таких, как
электрически репрограммируемые постоянные ЗУ (ПЗУ с электрической
перезаписью), программируемые ПЗУ со стиранием, энергонезависимые ЗУ с
