Оптимизация структуры истоков и стоков

Минимизация геометрических эффектов предполагает уменьшение глубины залегания p-n-переходов. Однако малая глубина р-n-перехода стока R_j приводит к нежелательному увеличению сопротивления стока-истока R_ис ~ 1/R_j. При длине канала 0,1 мкм сопротивление сток-истока уменьшает ток в канале I_сн на ~10-20%. Считается, что допустимые значения паразитных сопротивлений истоковой и стоковой областей определяется условием R_и+R_с<0,2R_к, где R_к – сопротивление канала открытого транзистора. Сопротивление контактов растет с уменьшением глубины p-n-переходов стока и истока; проблема контактов усугубляется с миниатюризацией приборов. В современных технологиях в качестве материала контактов используются силициды металлов с более высокой проводимостью по сравнению с сильнолегированным кремнием.

Оптимизирующее техническое решение, как уже упоминалось в разделе 4.3.6, состоит в использовании тонких и коротких слаболегированных пристроек (LDD области) (рис.4.27). Необходимо подчеркнуть, что эти области слаболегированы (10¹⁸-10¹⁹ см^-3) только по сравнению с n⁺-областями стоков и истоков (5⋅10¹⁹-10²⁰см^-3).

Рисунок 4.27 – Структура современного n-канального МОПТ: 1 – p-подложка, 2 – толстые контактные n⁺-области стока и истока; 3 – LDD-области; 4 – p⁺- гало-области, 5 – толстые спейсеры; 6 – тонкие спейсеры; 7 – подзатворный диэлектрик; 8 – затвор (поликремний); 9 – металлическое покрытие затвора; 10 – металлические электроды истока и стока.

Толщина LDD областей составляет в современных транзисторах несколько десятков нанометров и имеет ограничение снизу. Например, уменьшение глубины p-n-переходов до 10 нм приводит к увеличению удельного поверхностного сопротивления стоков и истоков до 10 кОм/квадрат. К сожалению, слаболегированные n-области вблизи канала уменьшают пороговое напряжение транзистора, что особенно заметно для очень малых длин канала. Для компенсации этого эффекта используется дополнительное
легирование, с помощью которого создается тонкий p⁺-слой в виде «ореола» («halo»), окружающего LDD области (см. рис.4.27). Ореольное легирование снижает DIBL эффект, уменьшает подпороговые утечки и вероятность смыкания обедненных областей истока и стока.

Технологическим вариантом компенсации уменьшения порогового напряжения является легирование в «кармашек» (pocket), которое отличается от ореола только тем, что охватывает не всю LDD область, а только ее часть, примыкающую к истоку (стоку).