УДК 621.3.049.744
АСЕССОРОВ В.В., ПЕТРОВ Б.К.,

КОЖЕВНИКОВ В.А., ДИКАРЕВ В.И.,

БЫКАДОРОВА Г.В., ГРИГОРЬЕВ Р.Г.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛЕГИРОВАНИЯ ИСТОКОВЫХ И КАНАЛЬНЫХ
ОБЛАСТЕЙ МОЩНЫХ СВЧ МОП ТРАНЗИСТОРОВ

НИИ электронной техники, 394042, г. Воронеж,
Ленинский пр., 119а, тел./факс 23-78-73

На работу мощных СВЧ ДМОП транзисторов с вертикальной
структурой [1] в режиме усиления больших сигналов оказывают влияние
ряд факторов, которые могут отрицательно сказываться на работе прибора,
и одним из таких факторов является включение паразитного n-p-n
транзистора (рис.1).
n+
n+
0
y
p-
p-
p+
n
n+
x

Рис. 1. Поперечное сечение единичной истоковой ячейки


На режим включения паразитного транзистора оказывают влияние
геометрические размеры истоковых областей и сопротивление p- слоя.

Для исследования влияния на характеристики p- области режимов
технологических процессов, предложена двумерная аналитическая модель
перераспределения примесей при создании транзисторной структуры.

На первом этапе формирования p+ области в подложке марки
КЭФ1.3 через слой термического окисла толщиной 300 в окно шириной
а1=5 мкм проводится имплантация ионов бора (Е1=90 кэВ,
Q1=300 мкКл/см2) с последующей диффузионной разгонкой в инертной
атмосфере при Т1=1100°С в течение t1=100 мин. Поскольку при данной
толщине окисла практически все ионы проникают в подложку, а время
диффузионного перераспределения достаточно велико, то можно считать,
что перераспределение вглубь идет по модели диффузии из ограниченного
источника, а латеральная диффузия описывается erfc - распределением

2
Q

x
y - a
y + a

(1)
N ( x , y )
1
=
exp( -
)
1
1
erfc
- erfc
,
1
2 D t
4 D t
D t
D t
1 1
1 1

2
2

1 1
1 1

где D1 - коэффициент диффузии бора при температуре T1.
Сравнительный анализ экспериментальных и расчетных данных
по глубине залегания p+ слоя и его слоевому сопротивлению показал, что
расхождение между ними не превышает 10%.
Для учета перераспределения примеси в p+ слое при последующих
высокотемпературных
операциях
была
рассчитана
эффективная
диффузионная длина Dt и проведен расчет концентрационного профиля
N2(x,y) по формуле (1).
Формирование p- области проводилось в окно шириной a2=10 мкм
через слой окисла d2=600. Так как в данном случае нельзя пренебречь
количеством примеси, не прошедшей через слой окисла, то распределение
примеси после имплантации аппроксимируется по методу составных
профилей, и
диффузионная
разгонка
описывается
интегралом,
приведенным в работе [2].
Параметры пробегов рассчитывались по аппроксимирующим
полиномам [3].
Легирование фосфором истоковых областей описывается по
модели, аналогичной модели формирования p- областей.
Результирующее
двумерное
распределение
примесей
в
исследуемой структуре приведено на рис.2. Для оценки длины канала, на
рис.3 дано распределение примесей в сечении x=0.
N

Рис.2 Результирующее двумерное распределение примесей в исследуемой
структуре (размеры приведены в сантиметрах).

5 0
5 0
(x,y))
N ( 0 , y )
4 0
ln(N
3 0
3 0
5 . 1 0
4
0
5 . 1 0
4
-
y
-
- 7 1 0
4
7 1 0
4
с м

Рис.3 Распределение примесей в сечении x=0.

Рассчитаем падение напряжения вдоль p- слоя под n+ областью
при протекании ёмкостного тока перезагрузки p--n перехода при работе
СВЧ МОП транзистора в режиме усиления большого сигнала, без учета
влияния боковой части p-n перехода, когда на выводах исток-сток
действует переменное напряжение

j t
U
(t) = U
e :
1 ,




СИ
СИ 1
U
= I Rs
С1
-
L 2
p
И
где I = С
U
- амплитуда первой гармоники тока, W
1
c
pn
1
И=3 мкм,
L
6
И=100 мкм - ширина и длинна истоковго слоя; = 2 550 10 - частота;
U1≈0.85·Еп≈25 В - амплитуда первой гармоники напряжения;
W L
0 Si
И
И
С =
- ёмкость
одной
истоковой
ячейки,
pn
L
(U )
C pn
СИ
2 U
- ширина p-n перехода, U
0
Si
СИ
L
U
(
) =
СИ=5 В напряжение исток-
C pn
СИ
e Ni
сток, Rs - продольное сопротивление p- слоя. Проведя вычисления по всем
вышеприведенным формулам для рассматриваемой структуры, получено
значение RS= 2.5·103Ом, а значение Up- оценивается равным 0.22 В, что
является недостаточным для открытия паразитного n+-p--n транзистора и
появления дополнительных искажений в выходной цепи.

1. Проектирование и технология производства мощных СВЧ транзисторов
/ Никишин В.И., Петров Б.К. и др. - М.: Радио и связь, 1989. -144 с.
2. Асессоров В.В. Математические модели распределений ионно-
имплантированных примесей. - Воронеж: ВГУ, 2002. - 100 с.
3. Быкадорова Г. В., Григорьев Р. Г. Моделирование технологии создания
истоковых и канальных областей мощных полевых СВЧ транзисторов
//Труды VIII международной научно-технической конференции
Радиолокация, навигация, связь. - Т.3. - Воронеж. -2002. - С. 2076-
2084.