3 .1. Предварительные расчёты порогового напряжения транзисторов с учётом их конструктивно-технологических параметров.
а б
Рисунок 3.1.1 - Зонные диаграммы МОП-структуры с поликремниевым затвором: а – n-МОП-структура с n+-Si*-затвором, б – p-МОП-структура с n+-Si*-затвором.
Для n-МОП-транзистора c n+-Si*-затвором:
Встроенный
потенциал подложки
для Si при
:
Разность встроенных потенциалов затвора и подложки:
Заряд, связанный с поверхностными состояниями на границе оксид - кремний:
Ширина ОПЗ под затвором:
Заряд, связанный с ОПЗ полупроводника:
Удельная емкость диэлектрика:
Падение напряжение на оксидном слое:
Пороговое напряжение:
Для p-МОП-транзистора c n+-Si*-затвором:
Разность встроенных потенциалов затвора и подложки:
Ширина ОПЗ под затвором:
Заряд, связанный с ОПЗ полупроводника:
Падение напряжение на оксидном слое:
Пороговое напряжение:
3.2. Расчёт зависимости порогового напряжения от концентрации примеси на поверхности полупроводника.
По
заданию для n-МОП-транзистора
необходимо получить
.
На рисунке 3.2.1 указано оптимальное
значение концентрации примеси в подложке
;
тип примеси – акцепторы (бор). Таким
образом, необходимо провести корректировку
порогового напряжения путем подлегирования
поверхности подложки донорами (фосфором)
до концентрации
на глубину, приблизительно равную
глубине залегания стока-истока
.
Рисунок 3.2.1 - Зависимость порогового напряжения n-МОП-транзистора от концентрации примеси в подложке (в области канала)
Для
p-МОП-транзистора необходимо получить
.
На рисунке 3.2.2 указано оптимальное
значение концентрации примеси в подложке
;
тип примеси – доноры (фосфор). Таким
образом, необходимо провести корректировку
порогового напряжения путем подлегирования
поверхности подложки донорами (фосфором)
до концентрации
на глубину, приблизительно равную
глубине залегания стока-истока
.
Рисунок 3.2.2 - Зависимость порогового напряжения p-МОП-транзистора от концентрации примеси в подложке (в области канала)
Для p-МОП-транзистора c n+-Si*-затвором мы получили очень низкую концентрацию примеси в подложке, поэтому заменим затвор на p+-Si*-затвор.
Рисунок 3.2.3 - Зависимость порогового напряжения p-МОП-транзистора от концентрации примеси в подложке (в области канала) после замены n+-Si*-затвора на p+-Si*-затвор.
На
рисунке 3.2.3 указано оптимальное значение
концентрации примеси в подложке
;
тип примеси – доноры (фосфор). Таким
образом, необходимо провести корректировку
порогового напряжения путем подлегирования
поверхности подложки донорами (фосфором)
до концентрации
на глубину, приблизительно равную
глубине залегания стока-истока
.
3.3. Расчёт зависимости порогового напряжения от толщины подзатворного оксида.
С
использованием
оптимального значения концентрации
примеси в подложке проводится расчёт
зависимости порогового напряжения
n-МОП-транзистора и p-МОП-транзистора от
толщины подзатворного оксида
.
Рисунок 3.3.1 - Зависимость порогового напряжения n-МОП-транзистора от толщины подзатворного оксида
Рисунок 3.3.2 - Зависимость порогового напряжения p-МОП-транзистора от толщины подзатворного оксида