Комплементарные МДП-структуры

Комплементарные структуры представляют собой сочетание транзисторов с ка­налами п- и р-типа, соединенных последовательно. На рис. 6.31 представлена схе­ма и устройство такой структуры с алюминиевыми затворами. В этой структуре транзистор с n-каналом формируется непосредственно на кремниевой подлож­ке р-типа, а транзистор с p-каналом — в специальном кармане n-типа толщиной 3-4 мкм. Площадь, приходящаяся на один транзистор, в комлементарной струк­туре больше, чем в структуре на однотипных n-канальных транзисторах, что обу­словлено необходимостью увеличивать расстояние междур-n-переходом карман-подложка и р-n-переходом ближайшего n-канального транзистора; оно должно быть больше суммы значений толщины обедненных слоев этих переходов, что­бы не было замыкания га⁺-областей с n-карманами. При концентрации примесей в р-подложке 10¹⁵ см^-3 и напряжении на переходах около 5 В толщина обеднен­ной области составляет примерно 3 мкм.

Структуры «кремний на диэлектрике»

Структуры «кремний на диэлектрике» (КНД) создаются в тонком эпитаксиальном слое монокристаллического кремния толщиной около 1 мкм, выращенном на диэлектрической подложке (сапфир или шпинель), имеющей кристаллическую решетку, близкую к кремнию. Локальным окислением в этом слое формируются островки кремния, изолированные друг от друга боковыми слоями SiO₂. В каждом из островков формируются МДП-структуры. На рис. 6.32 представлена структура КНД, в которой имеется транзистор с каналом «-типа и каналом р-типа. В такой структуре паразитные емкости вертикальных p-n-переходов очень малы, что суще­ственно повышает быстродействие микросхем. Достоинством таких структур яв­ляется также то, что отдельные транзисторы располагаются на минимальном рас­стоянии друг от друга, так как в них отсутствуют карманы и выводы от подложки, что повышает степень интеграции.

Вертикальные структуры

В рассмотренных МДП-структурах каналы проходят параллельно поверхности кристалла. Размеры этих структур практически достигли предельных значений, ограничиваемых технологическими возможностями.

Дальнейшего повышения степени интеграции можно достичь, переходя к более компактным вертикальным структурам, в которых области истока и стока рас­положены друг над другом. Одной из разновидностей таких структур является V-МДП-транзистор (рис. 6.33). Структура создается на кремниевой подложке р^--типа, на поверхности которой имеются четыре тонких чередующихся слоя: n⁺-типа, р-типа, n^--типа, n⁺-типа.

Методом анизотропного травления вытравливается конусообразная ямка, достига­ющая своей вершиной нижнего n⁺-слоя. Затем стенки V-образной ямки окисляются, и на них наносится металлическая или поликремниевая пленка (затвор). Канал индуцируется вдоль боковых стенок V-образной ямки в тонком р-слое. Нижний n⁺-слой является общим для всех транзисторных структур, формируемых на подлож­ке, он выполняет функции истока. Верхний n⁺-слой выполняет функции стока. Промежуточный n^--слой предназначен для увеличения пробивного напряжения.

Многослойные структуры

Повышение степени интеграции может быть достигнуто путем расположения транзисторных структур в несколько «этажей». Технологически это очень сложная задача. В настоящее время разработаны опытные образцы двухслойных КМДП-структур (рис. 6.34). В такой структуре на подложке р-типа формируют транзис­тор с n-каналом и поликремниевым затвором. На поверхности пленки SiO₂ созда­ют n-слой отожженного поликремния, обладающего свойствами монокристалла. В этом слое формируется транзистор с р-каналом. Оба транзистора имеют общий поликремниевый затвор. Такая структура позволяет в 3-4 раза повысить степень интеграции по сравнению с однослойной КМДП-структурой.