УДК 546.28
ЗАЙЦЕВ Н.А., КРАСНИКОВ Г.Я.,
РОМАНОВ И.М.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОЗЫ ЛЕГИРОВАНИЯ LDDN
МОП ТРАНЗИСТОРА С ДЛИНОЙ ЗАТВОРА 0.5 МКМ НА
ТОК ПОДЛОЖКИ
АООТ НИИМЭ и МИКРОН, 103460, Россия, г.Москва, Зеленоград, 1-й Западный проезд, д.12,
стр.1, тел.: (095) 5368325, fax: (095) 5356264, e-mail: zaitsev@mikron.ru
Для уменьшения влияния эффектов, связанных с горячими носителями, и
эффектов короткого канала в МОП транзисторах используются вспомогательные
соединительные области стока-истока (LDD). Эти области уменьшают
напряженность электрического поля в подзатворной области со стороны стока, что
снижает количество горячих носителей, генерируемых в этой области, и уменьшают
расширение области пространственного заряда стока в сторону области
пространственного заряда истока при увеличении напряжения на стоке, что
увеличивает пробивное напряжение транзисторов. Особенно актуальной эти
проблемы становится для транзисторов с субмикронными размерами. Поэтому
режим формирования LDD областей является очень важным узлом
технологического маршрута, при помощи которого можно оптимизировать
параметры МОП приборов.
Проводилось двухмерное моделирование технологического маршрута
формирования n-МОП с длиной затвора 0.5 мкм, толщиной подзатворного
диэлектрика 13 нм, глубиной р-п переходов сток-карман и исток-карман - 0.18 мкм,
толщиной спейсера - 0.2 мкм. В качестве примеси для легирования LDD области
использовался фосфор.
Расчет электрических параметров МОП транзисторов проводился с учетом
влияния концентрации примеси, температуры, ширины запрещенной зоны и
электрического поля на собственную концентрацию носителей, подвижность и
процессы генерации-рекомбинации.

При расчете электрических характеристик очень важно правильно определить
модель переноса носителей. Стандартная дрейфово-диффузионная модель, которая
решает только уравнение Пуассона и два уравнения непрерывности для электронов
и дырок, не может учесть перенос горячих носителей. Поэтому для моделирования
МОП приборов с субмикронными размерами необходимо использовать
квазигидродинамическую модель, которая дополняет традиционную модель тремя
дифференциальными уравнениями сохранения энергии для электронов, дырок и
решетки.
На рис.1 приведена зависимость тока стока от напряжения на стоке для
напряжений на затворе 1В, 3В и 5В.
Рис.1.
Рис.2.
Выходные ВАХ n-МОП с длиной затвора 0.5 Зависимость тока стока от напряжения
мкм
на стоке n-МОП транзистора при
напряжении на затворе 5 В при разных
дозах легирования LDD областей. (1-
D=5·1012 см-2; 2- D=1·1013 см-2; 3-
D=5·1013 см-2; 4 -1·1014 см-2)
Наличие слаболегированных соединительных областей стока-истока двояко
действует на параметры МОП прибора. С одной стороны они уменьшают
напряженность электрического поля, а с другой - увеличивают паразитное
последовательное сопротивление стока-истока. Поэтому очень важно правильно
подобрать дозу легирования LDD областей. На рисунке 2 приведена зависимость
тока стока от напряжения на стоке при напряжении на затворе 5В для п-МОП с
разной дозой легирования. Из рисунка видно, что при увеличении дозы легирования
соединительных областей увеличивается наклон в крутой области вольт-амперной

характеристики (ВАХ), что свидетельствует об уменьшении последовательного
сопротивления сток-исток, и уменьшается пробивное напряжение. Что касается
пологой части ВАХ, то увеличение тока с увеличением дозы легирования LDD
связано с уменьшением длины канала из-за увеличения боковой диффузии LDD.
Зависимости тока подложки от напряжения на стоке при напряжении на затворе 5В
для транзисторов с разной дозой легирования соединительных областей стоков-
истоков приведены на рис.3. Из рисунка видно, что ток подложки увеличивается
при увеличении концентрации в LDD области, что свидетельствует об увеличении
количества горячих носителей при одинаковых режимах работы.
Исходя из результатов моделирования можно найти оптимальную дозу
легирования соединительных слаболегированных областей стоков-истоков при
наличии требований к параметрам конечной структуры п-МОП транзистора.
Рис.3.
Зависимость тока подложки от напряжения на стоке стоке n-МОП
транзистора при напряжении на затворе 5 В при разных дозах легирования
LDD. (1 - D=5·1012 см-2; 2 - D=1·1013 см-2; 3- D=5·1013 см-2; 4 -1·1014 см-2)