СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2010-5

НАДЁЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО МОП транзистора, что позволило уменьшить сопротивление истока и ёмкость стока. Последнее особенно важно для аналоговых схем, т.к. при водит к росту усиления и расшире нию полосы пропускания каскадов с общим истоком. Теоретические и эксперименталь ные исследования [20, 21] n МОП транзисторов с замкнутым затвором выявили, что в транзисторах с цент ральной областью, близкой по фор ме к квадрату, малое эффективное отношение ширины затвора к его длине ( W / L ) достигается при боль ших размерах транзисторов. Кроме того, такие транзисторы характери зуются большим разбросом парамет ров, чем традиционные. В связи с этим затруднено применение n МОП транзисторов с замкнутым зат вором и квадратным стоком в основ ном схемотехническом решении аналоговых схем – «токовом зерка ле». В разработанной конструкции (см. рис. 5а) центральная область n+ типа проводимости выполнена в ви де, близком к прямоугольнику с большим отношением сторон, что уменьшает влияние узкой и наклон ных сторон на точность масштаби рования характеристик. К сожалению, применение n МОП транзисторов с замкнутым затвором усложняет синтез аналоговых схем, поскольку высокоточное масштаби рование параметров транзисторов обычно достигается за счёт парал лельного соединения структур с ми нимальным квадратным стоком, что увеличивает площадь кристалла, а структуры с прямоугольным стоком нецелесообразно применять в мик ромощных схемах. В альтернативной конструкции n МОП транзистора (см. рис. 5б) для предотвращения утечки между n+ областями истока и стока вдоль толс того локального окисла затвор выво дится на охранное кольцо по тонко му подзатворному окислу. Конструкция горизонтального p–n– p транзистора, показанная на рисун ке 7, содержит затвор, покрывающий поверхность базовой области, что поз воляет сформировать самосовмещён ные области эмиттера и коллектора для минимизации толщины базы, увеличения β и граничной частоты. Слаболегированные области стока и истока, перекрывающие эмиттер и коллектор, предотвращают ударную ионизациюи инжекцию «горячих» но сителей в окисел. Разработанная конструкция (см. рис. 7) обладает рядом особенностей: ● прикладывая потенциал к затвору относительно базы p–n–p транзис тора, можно установить режим обогащения или обеднения основ ными носителями приповерхност ных областей базы и эмиттера; ● поскольку концентрация примеси в эмиттере (p+ исток с 3 × 10 19 см –3 ) значительно больше, чем в базе (n карман с 1,5 × 10 16 см –3 ), то в ре жиме обеднения базы (на затворе – отрицательный потенциал) кон центрация основных носителей в эмиттере практически не изменяет ся. При этом возрастает коэффици ент инжекции эмиттерногоперехо да и максимальная величина β ; ● в режиме обогащения базы (к за твору приложен положительный потенциал) уменьшается протя жённость приповерхностных об ластей пространственного заряда, и инжектированные эмиттерным переходом дырки отталкиваются от границы раздела Si–SiO 2 в объём по лупроводника. В результате умень шается рекомбинация неосновных носителей заряда и увеличивается β в микрорежиме; ● влияние работы выхода ПКК за твора приводит к обеднению при поверхностных областей базы и увеличению β даже при отсутствии потенциала на затворе («плаваю щий» затвор); ● подавая на затвор отрицательный потенциал, возможно компенсиро вать действие положительного за ряда окисла; ● тонкий окисел, покрывающий базу, ограничивает положительный за ряд, который может генерировать ся гамма излучением. При проектировании горизонталь ных p–n–p транзисторов необходи мо учитывать влияние на их харак теристики топологии и параметров применяемых полупроводниковых слоёв. Прямосмещённый эмиттер ный переход p–n–p транзистора ин жектирует неосновные носители во все стороны, при этом носители, ин жектированные боковой поверх ностью, в основном собираются кол 59 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2010 А А 7 4и9 3 3 3 12 8 8 n+ скрытый слой р+ скрытый слой р+ скрытый слой р подложка р– – р– – р++ р++ р++ р++ р++ n++ n++ n+ n+ n– n– р– р– р– р– Рис. 7. Эскиз топологии (а, б) и разрез (в) конструкции горизонтального p n p транзистора с базовой областью, покрытой затвором 3 разделение (вне слоя 3 локальный окисел), 4 глубокий n+ коллектор, 7 ПКК затвор, 8 p+ исток, 9 n+ исток, 12 контакты а) в) б) © СТА-ПРЕСС