Исследование и разработка конструкций и технологии изготовления самосовмещенных комплементарных полевых транзисторных структур с субмикронными размерами

Орлов, Олег Михайлович

Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах

автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Исследование и разработка конструкций и технологии изготовления самосовмещенных комплементарных полевых транзисторных структур с субмикронными размерами

кандидата технических наук: Орлов, Олег Михайлович
город: Москва
год: 2005
специальность ВАК РФ: 05.27.01

Диссертация по электронике на тему «Исследование и разработка конструкций и технологии изготовления самосовмещенных комплементарных полевых транзисторных структур с субмикронными размерами»

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка конструкций и технологии изготовления самосовмещенных комплементарных полевых транзисторных структур с субмикронными размерами"

На правах рукописи №

ОРЛОВ Олег Михайлович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ САМОСОВМЕЩЕННЫХ КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР С СУБМИКРОННЫМИ РАЗМЕРАМИ

Специальность: 05.27.01 Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 3 3 На правах рукописи

ЛЬ

ОРЛОВ Олег Михайлович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ САМОСОВМЕЩЕННЫХ КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР С СУБМИКРОННЫМИ РАЗМЕРАМИ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в ОАО "НИИМЭ и МИКРОН"

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

д.т.н., профессор, член-корр. РАН Красников Г.Я.

д.т.н., профессор Лавршцев В.П. д.т.н., профессор Тимошенков С.П. ФГУП "НПП Пульсар", г. Москва.

Защита диссертации состоится -¿¿г 2005 г. в // часов на

заседании диссертационного совета Д850.012.01 Государственного унитарного предприятия "Научно-производственный центр "СПУРТ" по адресу 124460, Москва, Зеленоград, 1 Западный проезд, д.4

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ГУЛ НПЦ"СПУРТ'

Автореферат разослан 2005 г.

Соискатель Орлов О.М.

Ученый Секретарь диссертационного совета

к.ф.м.н.доцент ¿/Г В.П.Мартынов

; л

, , -.Г

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРПСТПКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность проблемы. Развитие литографической техники последних лет позволило лидирующим странам Запада, Японии и США перейти к освоению в промышленной технологии ИС минимальных топологических размеров до ОД мкм, при этом планируется в 2006-ом году переход на еще более малый размер 0,07 мкм. Вероятно, ни одна отрасль промышленности не развивалась такими стремительными темпами, как микроэлектроника. Постоянное улучшение характеристик полупроводниковых приборов, в течение 30 лет, привело к повышению степени интеграции (числа транзисторов на кристалле) более чем в 1600 раз (ежегодный рост в 1,35 раза) и увеличению тактовой частоты микропроцессоров более чем в 3000 раз (ежегодный рост в 1,38 раза). При этом наибольший прогресс в микроэлектронике был достигаут, прежде всего, за счет развития комплементарной элементной базы СБИС. Важно, что возможности по совершенствованию этой элементной базы далеко не исчерпаны и по научно обоснованным прогнозам, до 2020 года снижение темпов развития микроэлектроники не предвидится.

В связи с этим разработка новых технологий и конструкций приборов комплементарной элементной базы СБИС, особенно субмикронного топологического диапазона, является весьма актуальной задачей для отечественной промышленности и микроэлектроники в целом. Очевидно, что технологическое отставание в нашей стране в определенной степени связано с отсутствием современного оборудования. Поэтому актуальной является задача улучшения элементной базы микроэлектроники на существующем оборудовании у нас в стране за счет использования оригинальных конструктивно-технологических решений. При этом необходимо развивать традиционную технологию, связанную с дальнейшим развитием литографической техники и соответствующего оборудования для освоения в производстве КМОП СБИС, основанных на

полевых транзисторных структурах субмикронного топологического диапазона (0.5-0.8 мкм).

Настоящая работа посвящена исследованию и разработке конструкции и технологии КМОП СБИС субмикронного топологического диапазона (0.50.8 мкм) и самосовмещенных полевых транзисторных структур на основе перспективных конструктивно-технологических решений с уровнем интеграции, энергодинамики и стойкости к внешним воздействующим факторам (ВВФ), существенно превышающих аналогичные параметры интегральных схем, использующих традиционную элементную базу.

1.2 Состояние проблемы.

Проблема создания перспективных самосовмещенных комплементарных транзисторных конструкций и структур является сложной и многоплановой, т.к. определяется необходимостью поиска новых взаимосвязанных приборных и технологических решений. В настоящее время ситуация в микроэлектронике заметно изменилась. Это связано с тем, что основные элементы ИС - субмикронные транзисторы, являются более сложными объектами и имеют специфический характер работы. Данное обстоятельство привело к необходимости переоценки известных и развитию новых схемотехнических и конструктивно-технологических решений, которые учитывают, прежде всего, физические ограничения, связанные с предельно высокими электрическими полями в активных областях приборов; технологические - связанные со статистическими флуктуациями легирующих примесей и необходимостью выполнения огромного числа малонадежных межсоединений элементов ИС; схемотехнические -связанные с увеличением энергопотребления и большим разрывом в быстродействии транзисторов и самих СБИС и т.д.

Тем не менее, несмотря на особенности работы, физическая структура элементной базы СБИС при субмикронных размерах сохраняет свои

основные черты, что позволяет говорить о преемственности технологических маршрутов. Таким образом, результаты разработки субмнкронкой технологии могут быть использованы в текущем серийном производстве традиционных СБИС. Эта ситуация является уникальной и позволяет выбрать оптимальную стратегию развития с учетом достигнутого уровня технологии, степени развития инфраструктуры и т.д. Необходимо отметить, что в Российской Федерации освоена технология изготовления СБИС с проектной нормой 1,53,0 мкм. Технологический маршрут (ТМ) с нормой 0,8-1,2 мкм с возможностью его усовершенствования до уровня 0,5 мкм невозможно было реализовать на предприятиях электронной промышленности РФ по следующим причинам:

-отсутствие необходимого оборудования (в первую очередь фотолитографического);

- незнание "ноу-хау" зарубежных технологий.

Однако, как это отмечается в многочисленных зарубежных публикациях и показано в 4.1 ч- 4.5 разделах диссертации, наибольший прогресс в параметрах качества СБИС дает улучшение конструкции и структуры элементной базы СБИС, которые далеки от идеальных. В связи и с чем, даже при использовании относительно больших норм, можно достичь экстремально высокой энергодинамики и интеграции СБИС.

13 Цель работы.

Основной целью работы является исследование и разработка конструкций и технологий изготовления самосовмещенных комплементарных полевых структур для нового поколения СБИС субмикронного топологического диапазона.

Поставленная цель достигается за счет решения следующих задач: 1. Создания математических моделей для анализа физических аспектов работы самосовмещенных полевых транзисторных структур.

2. Разработки новых структур и конструкций полевых транзисторов для КМОП элементной базы.

3. Разработки новых технологий для изготовления самосовмещенных полевых транзисторных структур.

4. Постановки и реализации технологических экспериментов по исследованию характеристик самосовмещенных полевых транзисторных структур,

5. Сравнительного анализа, доказывающего преимущество предложенных самосовмещенных полевых транзисторных структур над традиционными аналогичными структурами СБИС по быстродействию, интеграции и стойкости к ВВФ.

6. Внедрения разработанных конструктивно-топологических и технологических решений в электронной промышленности.

1.4 Предмет и метод исследования.

Предметная область исследований и интересов автора состоит в исследовании и разработке конструкции и технологии самосовмещенных полевых транзисторных структур с субмикронной проектной нормой. Исследования направлены на разработку новых самосовмещенных полевых транзисторных структур. - ИС, отличающихся повышенной энергодинамичностыо, стойкостью к ВВФ и степенью интеграции (до 109 элементов на кристалле). Круг исследования ограничен кремниевой электроникой. В данной работе проведен анализ моделирования КМОП транзисторов с 0,5-0,8 мкм проектной нормой, выведены аналитические соотношения функционирования полевого транзистора с двойным полевым управлением (ПТДПУ), рассчитаны вольтамперные характеристики идеального длинноканального ПТДПУ. Анализ физических аспектов работы перспективных самосовмещенных полевых транзисторных структур (ПТДПУ) в нормальных условиях базируется на аналитических и численных решениях системы дифференциальных уравнений в частных производных параболического типа. Также разработана приближенная аналитическая

модель для оценки величины тока стока МОП ПЖ с учетом сопротивления нанообластей N МОП транзисторов с периодически легированным каналом (Ы МОП ПЛК). Получены экспериментальные результаты. Рассмотрены принципы действия и особенности работы предложенных в диссертации транзисторных структур. 1.5 Научная новизна работы. Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые предложены и разработаны математические и физические модели, предложенных автором новых полупроводниковых приборов и структур, в частности полевого транзистора с двойным полевым управлением (ПТДПУ), МОП транзистора с периодически легированным каналом (МОП ПЖ), описывающие специфический характер их ВАХ. Получены аналитические соотношения, описывающие функционирование ПТДПУ. Рассчитаны вольтамперные характеристики идеального длинноканального ПТДПУ. Разработана приближенная аналитическая модель для оценки величины тока стока N МОП ПЖ с учетом сопротивления нанообластей.

2. Получены экспериментальные результаты по исследованию параметров . новых транзисторных структур, в частности ПТДПУ, МОП ПЖ.- -

3. Разработаны автором новые структуры, конструкции и технологии для элементной базы КМОП СБИС нового поколения, приоритет которых подтверждается патентами РФ. В частности:

- полевой транзистор с двойным полевым управлением (ПТДПУ);

- полупроводниковые приборы (повторители) на базе транзистора "ПТДПУ"

- способ изготовления мощного сильноточного МОП транзистора.

4. Разработан технологический маршрут с использованием улучшенных по воспроизводимости процессов ПХТ поликремневого затвора и контактных окон, который позволяет изготавливать элементную базу и соответствующие КМОП ИС с проектными нормами 0,8 мкм и напряжением питания 5В в

промышленных масштабах с высоким процентом выхода годных на комплекте оборудования отечественного производства.

1.6. Практическая значимость.

Практическая значимость, полученных в диссертации результатов заключается в том, что:

1. На основе разработанного технологического маршрута и соответствующих процессов на комплекте оборудования отечественного производства изготовлены ИС КР.07, БЖ.09, 70891, 95031 и т.д. по 0,8 мкм КМОП технологии с высоким процентом выхода годных (не менее 95 %), проведен анализ электрофизических параметров элементной базы с проектными нормами 0,8 мкм. Получены образцы элементной базы с проектной нормой 0,5мкм.

В технологическом маршруте КМОП ИС с 0,8 мкм проектными нормами для создания слаболегированной области стока (Ы1ЛЖ) оптимизированы параметры ионного легирования, формирования пристеночной области, отжига для получения соответствующих значений тока насыщения, напряжения пробоя и тока подложки п канального транзистора с учетом достижения требуемых ВАХ р-канального транзистора.

2. Показано, что используемый способ пирогенного окисления при Т = 850°С для формирования подзатворного диэлектрика с толщиной 180-250 А° обеспечивает необходимое качество затворной системы вГ-ЗЮг для производства КМОП СБИС с проектной нормой 0,8-1,2 мкм. Модифицированный процесс пирогенного окисления при Т = 850°С для формирования подзатворного диэлектрика с толщиной 150А обеспечивает необходимое качество для изготовления опытных образцов приборов.

3. Конструктивно-технологические решения для новых Полевых транзисторных структур обеспечили возможность разработки и экспериментального исследования:

- полевого транзистора с двойным полевым управлением (ПТДПУ), позволяющего повысите устойчивость ИС к ВВФ и обеспечить создание

малошумящего зарядочустЕнгельного усилителя, обладающего технологической совместимостью с ПЗС приборами;

- полупроводниковых приборов (повторителей) и униполярных логических вентилей на базе транзистора ПТДПУ для матричных БМК, отличающихся от традиционных лучшими показателями по интеграции и мощности потребления (на порядок) и работающих при напряжении питания ~ 0.6-0.8 В.

4. Конструктивно-технологические решения на основе использования самоформирования волнообразного нанорельефа (ВНР) обеспечили возможность разработки и экспериментального исследования N МОП транзисторов по модифицированной технологии 0,8 мкм с периодически легированным каналом (ПШС).

5. Использование предложенных конструктивно-технологических и технологических решений позволило на основе способа изготовления «мостиковых» КНИ структур обеспечить "квазиполную" диэлектрическую изоляцию биполярных транзисторов и повысить их устойчивость к ВВФ;

Вышеперечисленный комплекс изобретений, на которые получены авторские свидетельства, и которые патентуются в России и за рубежом позволил-защитить российский приоритет в важнейших направлениях развития микроэлектроники, таких как СБИС оперативной памяти, матричных БМК.

1.7. Внедрение результатов работы. Практическая ценность работы заключается

во внедрении предложенных автором технических решений в производство микросхем 1477, КЕ01, К1104, №05, КЛОб, КШ, КИ09, KR.11, КК12, 70891,95031, 3464,7108К, УБ0231С и т.д., выпускаемых предприятиями ОАО "НИИМЭ и МИКРОН", ЗАО "Корона Семикондактор", что подтверждается прилагаемыми к диссертации документами \ актами использования результатов работы \.

Тема диссертационной работы Орлова О.М. тесно связана с планом работ выполняемым по целевым комплексным программам "Развитие электронной техники в России "(1994-2000г.), перечень НИОКР, утвержденный РАСУ и "Разработка и освоение серий цифровых, цифро-аналоговых, аналоговых интегральных микросхем для аппаратуры специального назначения и двойного применения", утвержденная постановлением Исполкома Союза Беларуси и России от 12. 02. 99г. Результаты диссертационной работы использованы в более восемнадцати НИР и ОКР, выполнявшихся по важнейшей тематике федеральной целевой программы «Национальная технологическая база» и Российской Академии Наук. Тема диссертации и внедрение ее научных и практических результатов связана с плановыми НИР и ОКР предприятий "Электронстандарт" и ОАО "НИИМЭ и МИКРОН". Полученные в диссертационной работе результаты вошли в научные отчеты ОАО "НИИМЭ и МИКРОН", послужившие основой для выдачи технических условий для разработки опытно-промышленных технологических процессов, маршрутов и проектирования КМОП ИС с субмикронными проектными нормами.

Внедрение результатов диссертационной работы по разработанному технологическому маршруту только по одной из разработанных ИС позволяет оценить ожидаемый общий экономический эффект, пересчитанный к ценам 2004 г. до 1,7 млн. рублей.

1.8. Апробация работы.

Результаты исследований, составляющие содержание диссертации, докладывались на:

Ш Всесоюзной научной конференции "Физика окисных пленок", г. Петрозаводск, 10-12 апреля 1991г.

1 научно-технической конференции АООТ "НИИМЭ и завод Микрон", Москва. Зеленоград, 1998г.

- П Юбилейной научно-технической конференции "Разработка, технология и производство полупроводниковых микросхем " АООТ "НИИМЭ и завод Микрон", Москва. Зеленоград",16 марта 1999г.

5 Межотраслевой научно-технической конференции АООТ "НИИМЭ и завод Мшфон", Москва. Зеленоград, 2002г.

- Совещании по росту кристаллов, пленок и дефектам структуры кремния " Кремний-2002", г. Новосибирск, Академгородок,9-12 июля 2002г.

Десятой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика-2003" ,Москва. Зеленоград, 23,24 апреля2003г.

5-ой российской научно-технической конференции "Электроника, микро- и наноэлектроника" ,гКострома, 19-23 июня 2003г.

6-ой российской научно-технической конференции "Электроника, микро- и наноэлектроника", г.Нижний Новгород, 21-24июня 2004г.

- • Совещании "Кремний-2004", г. Иркутск, 5-9 июля 2004г.

7-ой российской научно-технической конференции "Электроника, микро- и наноэлектроника", г. Вологда, 25-29июня 2005г.

1.9. Публикации.

По теме диссертации опубликовано 34 печатных работ, в том числе 14 статей, 10 тезисов, 10 авторских свидетельств и патентов.

1.10. Положения и результаты работы, выносящиеся на защиту.

На защиту выносятся следующие положения и результаты работы: 1. Предложенные и защищенные авторскими свидетельствами и патентами в России:

- полевой транзистор с двойным полевым управлением (ПТДПУ);

- полупроводниковые приборы (повторители) на базе транзистора

ПТДПУ

- способ изготовления мощного сильноточного МОП транзистора.

2. Результаты экспериментальных исследований и математического моделирования самосовмещенных полевых транзисторных структур с двойным полевым управлением (ПТДПУ), полевых транзисторных структур с периодически легированным каналом (И МОП ПЖ).

3. Математические и физические модели, описывающие специфический характер ВАХ перспективных транзисторов ПТДПУ (аналитические соотношения функционирования полевого транзистора.

4. Приближенная аналитическая модель для оценки величины тока стока N МОП ПЖ (крутая область вольтамперной характеристики (ВАХ)) с учетом сопротивления нанообластей.

5. Разработанный технологический маршрут с использованием улучшенных процессов по воспроизводимости ПХТ поликремниевого затвора и контактных окон, позволяющий изготавливать элементную базу и соответствующие КМОП ИС с проектными нормами 0,8 мкм и напряжением питания 5В в промышленных масштабах с высоким процентом выхода годных на комплекте оборудования отечественного производства.

6. Новый экспресс - метод с использованием специализированных тестовых элементов для контроля и отработки технологических процессов и технологического маршрута, позволяющий измерять ■ минимальные прорабатываемые размеры элементов на пластине.

7.Результаты экспериментальных исследований формирования мелкозалегающих. профилей Аб области канала N МОП ПЖ, заключающиеся в том, что при имплантации Аэ в структуру вЮг/^ с энергией 30 кэВ и дозами (1,34-3) 1013 см"2 отжиг вызывает перераспределение Аб за счет его диффузии вглубь кремния при концентрациях ниже 3-Ю18 см-3, а при концентрациях выше указанного уровня Аэ стремится в область границы вЮг^ с формированием узкого пика в распределении.

8. Новый класс патентночистых функционально-интегрированных логических элементов, включая "И-НЕ" униполярные низковольтные

элементы, отличающиеся от традиционные аналогов более высокой плотностью компоновш и энергодинампкой.

9. Технологический процесс изготовления КНИ структур с "квазиполной" изоляхщей, повышающей быстродействие биполярных ИС и их стойкость в 2-3 раза.

1.11. Обоснованность полученных результатов и выводов.

Основные результаты и выводы, сформулированные в диссертации, подтверждаются успешным внедрением на предприятиях электронной промышленности, а также аналогичными работами ряда авторов из зарубежных фирм и университетов.

2.0. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 139 наименований и двух приложений.

Во введении: Обосновывается актуальность проблемы, сформулирована цель работы, определены задачи исследования, научная новизна и практическая ценность диссертационной работы, выносимые на защиту научные положения и результаты.

Решение поставленных во введении задач приводится в четырех главах диссертации.

В первой главе; Аналитический обзор современного положения в данной области микроэлектроники, отмечается, что основой развития микроэлектроники стала разработка принципов масштабирования физической структуры полупроводниковых приборов. Сложившиеся тенденции масштабирования ИС могут быть сформулированы (с определённой степенью точности) следующим образом: за каждые два поколения технологии (т.е. за 6 лет) минимальный характеристический размер уменьшается в 2 раза, а плотность тока, быстродействие (тактовая

частота), площадь кристалла и максимальное количество входов и выходов увеличиваются в два раза. Эволюция основных параметров МОПТ при масштабировании с 1995 г. и прогноз развития до 2012 г. представлены в табл. 1.1. Обычно выделяют две основные цели и два вида ограничений при масштабировании МОПТ.

Первая цель заключается в увеличении тока МОПТ для увеличения быстродействия, которое ограничивается временем заряда и разряда паразитных емкостей. Увеличение тока стока требует уменьшения длины канала и увеличения напряженности электрического поля в подзатворном окисном слое, так как плотность подвижного заряда в инверсионном слое пропорциональна напряженности электрического поля в окисном слое. Вторая цель - уменьшение размеров для увеличения плотности размещения элементов. Это требует уменьшения, как длины, так и ширины канала МОПТ, т.е. увеличения тока на единицу ширины канала с тем, чтобы обеспечить требуемый уровень рабочего тока.

Сформулированы два вида ограничения в совершенствовании субмикронных ИС. Первый вид связан с необходимостью снижения токов утечки и объясняется следующими причинами: снижением порогового напряжения при уменьшении длины канала, смыканием областей обеднения стока и истока в объеме подложки и наличием туннельной компоненты тока утечки стокового перехода при высокой напряженности вертикального электрического поля в области перекрытия стока затвором (ОГОЬ - эффект), лавинным пробоем р-п перехода стока.

Второй вид ограничения масштабирования вызван необходимостью обеспечения надежного функционирования ИС в течение заданного срока работы приборов, он связан с воздействием горячих носителей и зависимым от времени пробоем подзатворного диэлектрика. Основные этапы развития КМОП технологии представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.1

Год по.'шлгния пгрвых 1ф!зталшп 1995 1S97 1959 2001 2003 2005 2009 2012

1.ДОЗУ (бит/кристалл) 64М 256М 1Г - 4Г 16Г 64Г 256Г

гдозу, площадь кристалла, мм* 190 280 400 445 560 790 1120 1580

З.МП, тринжстороа'с-.г1 3,7М вам ЮМ 18М 39М S4M 1S0M

4. МП, площадь лристащи, мм2 250 300 340 3S5 430 520 620 750

5.Мини:, ильный литографически? размер топологии, мкм 0,35 0,25 0,1 S 0,15 0,13 0,10 0,07 0,05

б .Минимальный литографически! размер затеора, мкм 0,2S 0,20 0,14 0,12 0,10 0,07 0,05 0,035

7. Толщина подзатворного окисногослоя, им 7-12 4-5 3-4 2,4-3,2 2-3 1,5-2 <1,5 <1,0

8. Напряжение питания, В 3,3 1,8-2,5 1,5-1,8 1,2-1,5 1,2-1,5 0,9-1,2 0,6-0,9 0,5-0,6

9. РазбросУ,(35) ± мВ 60 60 50 45 40 40 40 40

10 Тактовая частота, МГц 300 750 1200 1400 1600 2000 2500 3000

Таблица 1.2. Основные этапы развития КМОП технолоши (за исключением КНД- структур).

Год Технология Длина канала L. мкм Уровень реализации

1.1960 МОПТ Лаборатория

2.1965 64 бит МОПТ СОЗУ «« »

3.1966 Поликргмнеоый самосовчещенньгё затвор

4.1968 Однотранзисторная ячейка памяти

5.1969 Иоино-имплантированный канал и »»

6.1970 КМОП кристалл для часов Заводское производство

7.1971 Микропроцессор 4064 ,Ф. Intel 10

S.1979 Силицкдизированный поликремневый запор 1 EDM*

9.1980 Пристеночный спейеер для имплантации областей истока/стока 1,5

10.1982 Самосовмещенное силицндизированне (салишшнзацмя) -

11.1982 Щелевая изоляция - и „

12.1983 Оксинитридный подзатворны} диэлектрик - Лаборатория

13.1985 Легированные гало-обласл истока/стока 0,2

14.1986 »Р поликремневые затворы 0,5 EDM*

15.1986 Ретроградно-легированный канал 0,5

16.1987 0,1 мкм МОП 0,1

^-Internationa! Electron Deviccs МееЙ1Ц>(мевдународная конференция по электронным приборам)

Из представленного аналитического обзора и нескольких недавно опубликованных обзорных работах, в которых приводятся характеристики современного состояния КМОП технологии, следует вывод, что для обеспечения дальнейшего прогресса микроэлектроники необходима разработка новых приборных структур СБИС.

Во второй главе: проведен анализ моделирования КМОП транзисторов с 0.5-0.8 мкм проектной нормой [10,14], а также проведено моделирование п - канального ПТДПУ транзистора [15-18,30] и N МОП транзисторов с периодически легированным каналом (ПЖ) [1,2]. Полученные экспериментальные результаты сравниваются с расчетными данными. Моделирование электрофизических процессов для п- и р-канальных МОП транзисторов проводилось на основе квазигидродинамического (КГДМ) подхода, в котором дополнительно к диффузионно-дрейфовой модели переноса носителей решается дифференциальное уравнение сохранения энергии для электронов. Результаты моделирования электрических характеристик транзисторов с проектной нормой 0,8 мкм близки к экспериментальным результатам. На

рис.2.1. показаны типовые распределения электрофизических параметров разработанной элементной базы КМОП ПС с отношением У»7Ь=25/0,8 пшрпна канала, Ь-длина канала в мкм), которые соответствуют заданным требованиям. При этом У1п[В]. ВУсЬп[В], 18а1а_5[тА], 1БаШ_3[тА], Угр[В], ВУскр[В], 1Ба1р_5[тА], 15аф_3[тА] - пороговое напряжение, пробивное напряжение, ток насыщения при 5 В, ток насыщения при 3 В для п и р-канальных транзисторов соответственно.

Анализ результатов измерений параметров элементной базы с длиной затвора 0,5 - 0,8 мкм показывает, что разработанный технологический маршрут с использованием улучшенных по воспроизводимости процессов ПХТ поликремневого затвора и контактных окон позволяет изготавливать элементную базу и КМОП ИС с 0,8 проектными нормами и напряжением питания 5В с высоким процентом выхода годных.

40 20

1 ут (в)

--Н-Н- А 111%4-Н- 1 I I I-

10 12 14 18

160 140 120 100

20 0

1е0|п_5 [ш А1

чч-ь-ннн-

1за 3 (т А|

м'11 . 1 ».ЩНЩИпр I

+-Н-+

Isa lp_S [m A|

IR.

3 0 3 5

2 h 1 6 1,6 2.0 2 2 2,4 2 6 2,i

Рис.2.1.

Рис. 2.2..

На рис. 2-2. шказан разрез структуры п — канального ПТДПУ транзистора [15-18,30]. Принцип работы прибора заключается в управлении напряжением на первом затворе концентрацией носителей тока в области п канала, через обедненную носителями заряда р+область. Обеднение р+ области достигаются путем формирования вторым затвором области пространственного заряда, полностью перекрывающей ее квазинейтральную часть. В транзисторе ПТДПУ роль подзатворного диэлектрика выполняет р+ область. ВАХ прибора описывается аналитическими соотношениями, для получения которых использовались приближение «плавно меняющегося канала, I » с1С2 , ¿с » и определенное одномерным уравнением Пуассона распределение потенциала в подзатворной области прибора, для тока стока /е в крутой области, тока насыщения(в пологой области > Ув1-Ут), крутизны в пологой области gm :

Jd = CL j [dn + dcFo

2 кеп

4 леп

^^-¿К-Уг)

^ = + dc )|FC1 -Vr- + dc f ■

1-1

2 пап

Vqx-VT

(d02 +dcf

dV,

X vm ~ Vt

27ren(dc+dG2 f )

где:

Ф-4

Aoi ^C J

~q>c= Im

d&P* dln

X X

-cpT In

j +

"аз -глубинаp области,

йс -глубина п области,

-входное напряжение,

У -пороговог напряжение,

-длина канала, W- ширина 1анала -концентрация электронов в и4 области,

-концентрация электронов в п области

-тепловой потенциал,

-характерная длина экранирования в области,

-заряд электрона,

(Усо -не зависящая от поля постоянная (объемная проводимость канала), следующая локального энергетического баланса электрон - фононной системы.

Экспериментальные образцы были изготовлены в НИИМЭ, в 1989 г. при проведении НИР «ИТТРИЙ - Т4», одним из руководителей которой был автор диссертации. Исследованию [15-18,30] подвергались образцы, имеющие длину канала равной минимальной топологической норме Lt= 3.0 мкм, при ширине канала W = 10 мкм. Параметры приборов варьировались выбором величины дозы имплантированного мышьяка в пределах D= 0.1-0.5 мкКл. Измерения ВАХ ПТДПУ при температурах Т = 300° К и Т = 77° К показывают двукратное увеличение крутизны ПТДПУ в 1.5 раза, которое связано с увеличением подвижности электронов с уменьшением температуры. Из зависимости тока управляющего затвора IG, от напряжения на затвбрах VG1 и Vq2 следует практическое отсутствие тока в рабочем интервале напряжения, что согласуется с полученными аналитическими соотношениями. Таким образом, ПТДПУ является «чисто полупроводниковым» аналогом МОП транзистора. Экспериментальные и расчетные зависимости ВАХ ПТДПУ с длиной канала L = 3.0 мкм показывают удовлетворительное соответствие. Различие, скорее всего, связано с приближенным характером расчета концентрации примеси в канале и в подзатворной области прибора. ПТДПУ транзистор имеет большую крутизну, меньший уровень шумов и высокую стойкость к ВВФ по сравнению с МОП транзистором.

Ув -напряжение на стоке, Ь

+ + «,+

" -концентрация дырок в р области,

и* -концентрация электронов ъ П* п области

X - диэлектрическая постоянная Эь ^

Хог -характерная длина экранирования в д р* области

(р^ - контактная разность потенциалов е между и* и и слоями,

Модель МОП транзистора с периодически легированным каналом (МОП ПЖ) [1,2]показана на рис. 2.3. Для получения аналитических выражений, описывающих ВАХ прибора для крутой области у0 < V" использовалась[28] система уравнений для тока I - субтранзистора 1оь известное как выражение для длинноканального транзистора при следующих условиях: приближение плавного канала, приближение полного обеднения, приближение малости объемного заряда в сравнении с зарядом носителей в инверсионном слое.

легированным каналом (ПЖ), состоящий из N секций (М-субтранзисторов).

V = V, и V, . напряжение на затворе и пороговое напряжение ;

, V,' -напряжение на границах канала ¡-го субтранзистора; ¡ = о. 1......N-1.

и -С •!¥

ко---, где ¡и - подвижность, С - удельная емкость затвора, №-ширина

канала, Ь- длина канала исходного транзистора

. ц- С 'IV ц .С -Ш - К „ ..

к- ——--= --= К ■ N - а

Ь, (Ь 1а)

ко, к- параметры для транзисторов с длиной канала Ь и Ц; Ь;- длина канала 1-субтранзистора; с1- период секционированного канала; Я - геометрический

фактор (а ^ —)

Зададим граничные условия: на истоке V0 =0, на стоке Yn =VD Г"1

Ь-. ^ [v • (\V I - v,) - <. —---Y

<3 JV ■ й

v-о.',., -V, -iDl-R)[(V,.,--ID-R)3-v;5]=|=k'

Что позволило получить выражение для тока стока прибора МОП ПЛК в традиционном виде (при условии малости сопротивления R легированных нанообластей), из которого видно увеличение тока стока в а раз сравнению с исходным транзистором с длиной канала L:

Сравнивались ВАХ близко расположенных п-канальных транзисторов N МОП ПЛК с модифицированным N МОП (TEST), находящихся на расстоянии не более 1 мм на изготовленных пластинах. Используемый термический бюджет значительно уменьшает зазор между легированными областями. При концентрациях меньше 1*10 17 см"3 легированные области начинают перекрываться. Можно сказать, что вместо периодического легирования получен периодически профилированный канал. Пороговое напряжете (Vx) TEST, полученное из (Id)"2 - f (Уо) характеристик, соответствует напряжению затвора (Vo) при токе стока (ID) 2 мка и напряжении на стоке (VD) 2В. Определено, что при VG = VT ID (ПЛК) больше, чем Id (TEST), что является результатом худших подпороговых характеристик. Благодаря встроенному каналу ПЖ имеет отрицательные пороговые напряжения. Для L = 1,0, 0,8, 0,6 мкм значения V? = - 0,18, -0,25,.- 0,32 В соответственно [1,2]. Характеристики ID(VD) для TEST и ПЖ показаны на Рис. 2.4. в сравнении, длина канала (L) и ширина канала (W) равны 1 и 25мкм. соответственно. Эти характеристики были измерены с 0,1 В шагом по затворному напряжению и 0,2 В шагом по стоковому напряжению.

Рис. 2.4. Характеристики ID (VD) для TEST и ПЛК. Как видно, ПЖ показывает более нем 30% увеличения нагрузочного тока. Рис. 2,5. показывает, что ПЖ имеет худшие подпороговые характеристики. Для ПЖ VT = - 0,18В 1d= 12,9 мка при VD = 2 В. Для TEST VT= 0,47В ID=2 мка при VD = 2 В. Но свыше порога ПЖ показывает увеличения нагрузочного тока.

Рис. 2.5. Подпороговые характеристики для TEST и ПЖ.

Рис. 2.6. Крутизна (Gm) для TEST и ПЖ.

Как можно увидеть из Рис. 2.6. крутизна (Gm) для ПЖ превышает TEST более чем 30%. Gm определяется как dID / dVG при условии, что V0

является постоянной величиной. Сравнение 0,Smkm TEST и 1,0мш ПЛК показывает, что ПЛК с более длинны?,! каналом имеет крутизну раьную или даже выше, чем TEST при более коротком канале. Это есть свидетельство, что периодическое легирование реально улучшает работоспособность прибора. Оценка показывает, что для большего увеличения нагрузочного тока ПЛК, в том числе среди других факторов, необходимо уменьшать сопротивление нанообластей.

Вывод: из представленных результатов следует, что рассмотренные приборы обладают высокими энергодинамическими характеристиками и являются перспективной элементной базой СБИС субмикронного топологического диапазона, однако для их реализации необходима разработка их конкретных конструкций и технологий изготовления, что и является целью следующих глав диссертации.

В третьей главе: исследуются наиболее перспективные конструктивно-технологические решения для функционально-интегрированных фрагментов и логических элементов СВИС, в частности, содержащие, рассмотренные в третьей главе, транзисторные структуры "ПТДПУ"[15-18, 30].0днако наибольший интерес представляют результаты функциональной интеграции логических элементов, поскольку они представляют собой законченную разработку элементной базы СБИС. Так на рис. 3.1 показан инвертирующий каскад на полевом транзисторе ПИК.

HI—lh

б)

В)

5 ист(В)

Трптпсгор МОП-ПТДУ Вх (кнв. сяап)

Г) '

о Вх

лс

4»

Рис.3.1

Однако важной особенностью работы ПИК прибора является отсутствие входного тока, в рабочем интервале входных напряжений («Ю.8 В), характерном для полевых транзисторов. Таким образом на участке входных напряжений до »1.5 В ПИК структура является полупроводниковым аналогом МОП транзистора. Сравнение экспериментальных характеристик ВАХ ПИК прибора и ВАХ и-канального МОП транзистора с толщиной подзатворного оксида ~540 А° с идентичными топологическими размерами, показали почти двукратное превышение его крутизны (при отношении \Ук/Ц=1 составляет Б= 80 мкА/В), что следует связать с отсутствием рассеяния носителей заряда на границе раздела оксид-полупроводник. Полупроводниковый прибор[17] на основе функционально-интегрируемой структуры ПТДПУ занимает минимальную площадь, близкую к площади одного транзистора, и выполняет функцию логического элемента-повторителя.

Функционально-интегрируемая структура ПТДПУ [18] содержит подзатворную область в виде кольцевого электрода, которая обьединена с

подложкой для исключения контакта к подзатворной области СЕерху. Такое конструктивно технологическое решение позволяет уменьшить длину канала и входною емкость за счет исключения контакта к подзатворной области сверху.

На рис. Рис. 3.2 показана функционально интегрируемая структура логического элемента N МОП ПЖ - Р МОП. Важным условием функционирования структуры (рис. 3.2а, рис. 3.26, рис. 3.2в, рис. 3.2г) является расположение областей N МОП ПЖ и р+ областей на изолирующем слое (КНИ). Оба транзистора имеют общий затвор и работают в противофазе: если один из транзисторов открыт, то другой транзистор закрыт.

Рис. 3.2 а. Вид сверху структуры N МОП ПЖ - Р МОП.

Экспериментальные исследования и расчетные оценки проведенные в 3 главе показали превосходство функционально-интегрированных элементов, над традиционными элементами по энергодинамике и интеграции, в частности:

- комплементарная схема элемента на биполярных транзисторах позволяет повысить степень интеграции биполярных логических и интегральных схем по крайней мере в два раза при одновременном улучшении быстродействия

в несколько раз, за счет исключения режима насыщения в биполярных транзисторах;

2(сток)

5(затвор) 1

|п|рМр1п|р|п|р

(исток)

у//, Jy/л

'/////f/f///////SSf/S?SSW///////S/SU////S///t

Рис. 3.26. Сечение А-А структуры N МОП ПЖ - Р МОП.

2 (сток)

5(затвор)

W/ - . v/// г

4(исток)

n- W' г W/Л

Рис. 3.2в. Сечение В-В структуры N МОП ПЖ - Р МОП.

9з

чч

Рис. 3.2г. Электрическая схема - конструкция инвертирующего каскада на полевом транзисторе позволяет реализовать схему инвертора с теоретически предельными минимальными топологическими размерами и энергодинамикой, поскольку ее топологические размеры соответствуют размерам всего одного транзистора,

а напряжения его питания не превышает величину кош-акхьой разнсега потенциалов р-п перехода;

- логические элементы на основе функционально - интегрированного транзистора ПТДПУ позволяет реализовать полный логический базис со степенью интеграции 3-5 раз лучшей, чем в КМОП схемах;

- функционально интегрируемая структура логического элемента N МОП ПЛК-Р МОП позволяет создавать комплементарные КМОП с повышенным быстродействием (в 2-3 раза) и интеграцией (в 1.5 -2 раза);

- экспериментальные исследования функционально - интегрированных транзисторных структур с субмикронными размерами показали доминирующую тенденцию к снижению стойкости СБИС (к действию факторов И1 и особенно СЗ) при уменьшении их топологических размеров, что обусловлено резким увеличением разброса параметров составляющих схему транзисторных структур.

Из экспериментальных и расчетных оценок очевидно превосходство ФИЛЭ над традиционными логическими элементами по энергодинамике и интеграции, что является решением одной из важнейших задач диссертации. Однако для практичкского использования функционально-интегрируемых структур необходима разработка конкретных технологических маршрутов, что и является задачей, решаемой в главе 4 диссертации.

В четвертой главе рассматриваются технологические проблемы создания комплементарной элементной базы на полевых транзисторах и пути их решения. Рассматривается технология промышленного производства КМОП ИС с минимальными размерами 0,8 мкм. Очевидно, что оптимальная реализация описанных ранее конструкций КМОП элементной базы требует применения новых технологических маршрутов и процессов. При этом важно, чтобы эти маршруты соответствовали общей идеологии развития промышленного производства интегральных схем, какой для РФ в настоящее время является технология субмикронного

топологического диапазона 0,8 мкм с возможностью ее усовершенствования до уровня 0,5 мкм.

Технология промышленного производства КМОП ИС с минимальными размерами 0,8 мкм включает несколько основных моментов [4-9,11,13]:

1. Чистые помещения класса 10, технологические операции жидкостной химической обработки пластин, термические операции и ряд других операций показали высокую эффективность в обеспечении уровня привносимой дефектности. Однако, переход с проектной нормы 1,2 мкм на 0,8 мкм снижает размер критичного дефекта (дефекта «убийцы») с 0,4 мкм до 0,26 мкм (Правило L критичн. деф. ~ 1/3 L проектной нормы), что находится уже за пределами чувствительности имеющихся лазерных сканеров -анализаторов поверхности. Необходимо наличие соответствующих процедур аттестации и поддержание характеристик процессов химической обработки на уровне дефектности ~ 0,05 см "2.

2. Сильно ужесточаются требования к рельефу (планарности) поверхности пластин. Кроме применения исходных пластин с локальной неплоскостностыо уровня 0,5 - 0,8 мкм требуются также специальные меры по управлению уровнем рельефа в маршруте обработки пластин.

3. Существенное уменьшение глубины сток / истоковых р - п переходов (особенно р - канальных) делает необходимым разработать специальные режимы их получения. Кроме того, необходимо применение непроникающих ( с диффузионнобарьерными слоями) контактов разводки к р+ и п + -областям , т.к. вероятность проплавлешя контактов на основе разводки Al-Si (1%) равна практически единице.

4. Аспектное отношение контактных и переходных окон (для случая двух уровней Ме) также увеличивается в 1,2 + 1,6 раза, тем самым значительно затрудняя обеспечение требуемого коэффициента заиыления ступенек (более 0,35).

5. Потребуется принятие ряда мер по обеспечению требуемого уровня разброса (менее 300 мВ) пороговых напряжений транзисторов, по

воспроизводимому получению линейных размеров элементов на пределе паспортного разрешения степперов и др.

Таким образом, речь идет о рззработке ряда техпроцессов и технических решений х; технологического маршрута (ТМ), которые должны обеспечить промышленный выпуск на производственной линии ИС с уровнем 0,8 мкм.

Далее рассматривается краткое описание основных разработанных процессов.

1. Проекционная фотолитография.

Проекционная фотолитография [4] разрабатывалась на основе степперов модели «ЭМ-5084А». Использование двухсторонней защиты ПФО пеликлами позволяет сохранить стерильность фотошаблонов в процессах экспонирования, транспортировки и хранения, увеличить срок их службы, следствием чего является рост производительности степперов и увеличение выхода годных за счёт исключения повторяющихся дефектов. Литография по металлу проводится с использованием антиотражающего слоя ПМ, формируемого напылением в одном процессе с напылением металла. Использование меток совмещения с фазовым контрастом позволяет получить точность совмещения всех слоев, включая критичные слои («жёсткая маска», поликремний, контактные окна, металл), не хуже ± 0,20 мкм.

2. Процессы ПХТ.

Процессы ПХТ реализованы на установках с диодной системой «Электроника ТМ>> - 1104, 05, Об». При травлении Э^з^ до БЮ2 для формирования фазовых меток и кармана, а также области изоляции, обеспечена селективность до 2,5-3,0 [4]. РИТ контактных окон (КО) представляет 3-х стадийный процесс: анизотропное травление, селективное травление и зачистка для удаления полимеров. При этом в связи с особенностями используемого типа оборудования для обеспечения наклонного профиля в верхней части контактного окна применяется предварительное изотропное травление БФСС в жидкостном травителе на основе И? на величину, равную 1/3 толщины изолирующего слоя. Снижение

сопротивления контактов и их стабильность становятся одним из определяющих факторов качества работы приборов, формируемых в структурах СБИС. Применение силицидов и барьерных металлов является в настоящее время обязательным для СБИС и направлено на повышение надёжности металлизации. Однако, это не является единственным определяющим фактором повышения надёжности А1-метаплизации. Проведены исследования влияния плазменных процессов (РИТ КО, ПХ зачистка) на величину контактного сопротивления к различным областям. Показана необходимость применения РИТ зачистки на основе ЭИб и ПХ зачистки в кислородной плазме для снижения сопротивления контактов и уменьшения его разброса [4,5]. Разработанный процесс селективного травления легированного 81* в смеси СС14 + С12 на установках типа "Электроника ТМ- 1105" позволяет получить воспроизводимые результаты по профилю Б** затворов после травления, линейным размерам. Этим обеспечивается соответствие заданным требованиям для электрофизических параметров элементной базы КМОП ИС с ,№/Ь=25/0,8 мкм (Рис.2.1), [4,13]. 3. Ионное легирование

Ионное легирование проводится с применением сильноточных установок «Декрет» для создания п+и р+ сток - истоковых областей и установок "Доза" (малые и средние значения тока) для формирования областей карманов пир типа, охраны р типа и для проведения операций подгонки пороговых напряжений транзисторов, а также для формирования

слаболегированной области стока (№ЛЖ). Использование подгонки пороговых напряжений с помощью ионного легирования бора с энергией « 30 кэв через предварительный окисел 300 А° и соответствующей дозой позволяет укладываться в разброс по пороговым напряжениям транзисторов менее 200 мВ. Глубина залегания р - п перехода определяется шириной профиля концентрации имплантированной цримеси и диффузией этой примеси в процессе последующих термических воздействий.

Таким образом, в разделе 4.1. показано, что разработанный технологический маршрут с использованием улучшенных по воспроизводимости процессов ПХТ поликремневого затвора и контактных окон позволяет изготавливать элементную базу и традиционные КМОП ИС с проектными нормами 0,8 мкм и напряжением питания 5В в промышленных масштабах с высоким процентом выхода годных на комплекте оборудования отечественного производства.

В разделе 4.2. рассматриваются технологические особенности изготовления полевого транзистора с двойным полевым управлением (ПТДПУ) [15-18, 30] и технологический маршрут. Исходя из анализов и расчетов по приведенным выше выражениям, условия эффективной работоспособности прибора накладывают ограничения на параметры его структуры, основными из которых являются минимальные толщины (0,2 - 0,3 мкм) р- и п- слоев второго затвора и канала при концентрациях примеси N ~ 1017 см'3. Поскольку технологий реализующих данные условия не существует, автору, совместно с коллегами из НИИ молекулярной электроники (НИИМЭ), пришлось разрабатывать новые технологические маршруты и специальный тестовый кристалл.

Учитывая идентичность структуры ПТДПУ. .со структурой биполярного транзистора п-р-п типа без скрытного слоя, за основу были взяты типовые маршруты изопланарных конструкций «Жесткая маска», «PSA» и «SST». Наилучший результат по воспроизводимости параметров транзисторов удалось получить по технологическому маршруту «Жесткая маска». В разделе 4.3. рассматривается технология создания полевого N МОП транзистора с периодически легированным каналом. Как сказано в разделе 2.3.3. актуальной задачей является разработка и отработка технологических операций и технологического маршрута, непосредственное изготовление МОП транзистора с периодически легированным каналом (ПЖ) по 0,8 мкм технологии [1,2,19,20]. Суть процесса сводится в проведении через наномаску низкоэнергетической имплантации ионов мышьяка и удалении

наномаски и жертвенного окисла кремния, при этом все последующие процессы формирования транзисторной структуры реализуются в рамках технологического маршрута близкого к стандартному с модификацией по оптимизации термического бюджета этих процессов. ВНР (волнообразный нанорельеф), созданный самоформированием, дает возможность создавать наномаски без применения литографии для периодического легирования канала. Показано, что с помощью наномаски на основе ВНР с периодом 150 нм можно создавать субмикронные N МОП ПЛК транзисторы. Эти процессы рассмотрены детально. ВНР со стандартной КМОП технологией полностью совместим и хорошо с ней интегрируется. В результате периодического легирования канала N МОП полевых транзисторов увеличивается крутизна. Период наномаски может быть уменьшен от 150 до 30 нм. Технология может быть использована для МОП транзисторов с коротким каналом в глубокосубмикроннной области.

ГОПС может рассматриваться как альтернатива "SiGe" технологии. В обоих случаях улучшение прибора достигается без уменьшения длины канала. SiGe/Si гетероструктуры дают высокую подвижность на границе SiGe/Si Периодическое легирование улучшает работу прибора благодаря геометрическому фактору, изменяющемуся от 2 до 2,5. Для "SiGe" 'технологии подвижность увеличивается приблизительно на 75%, что достигнуто при условии высокого поперечного поля. Использование псевдоморфного слоя SiGe для выравнивания эффективности работы КМОП схем показало, что эффективность р-МОП SiGe транзисторов лишь на 20% выше, чем у чисто Si транзисторов. Технология с помощью ПЛК улучшает возможности стандартной кремниевой технологии. Таким образом, улучшения в стоимостном отношении для ПЖ технологии ожидаются выше, чем для "SiGe" технологии.

Примеров самоформирующихся наноструктур существует много и они разные, они составляют альтернативу ВНР. Однако, основное требование для наноструктур - их интеграция в стандар " логию -

является барьером при практическом использовании. Можно сказать, что ЕНР является наиболее подходящей для ПЖ технологии. Для дальнейшего улучшения характеристик транзисторов необходимо совершенствовать качество периодически легированного канала путем формирования более мелкозалегающих высоколегированных низкоомных областей при отсутствии смыкания между ними в закрытом состоянии транзистора с использованием БТО (быстрый термический отжиг) и низкоэнергетичной имплантации Аэ.

Таким образом, впервые изготовлены по разработанной технологии тестовые структуры п-канальных транзисторов с профилированным каналом (с увеличением крутизны свыше 30 %) и без него, расположенные на одной кремневой пластине. ПЛК технология может быть использована для изготовления дискретных элементов, а также применяться для изготовления п-канальных транзисторов в соответствии с ее преимуществами перед стандартной технологией, в том числе для СБИС для улучшения энергодинамических характеристик.

3. Заключение.

В итоге выполненной работы получен ряд новых результатов, направленных на решение актуальной научно- технической задачи создания перспективных конструкций самосовмещенных транзисторных структур СБИС субмикронного топологического диапазона. Проведенный анализ известных конструкций и технологий изготовления комлементарных транзисторных структур позволил выявить основные проблемы возникающие при их масштабировании \ до размеров - 0,3 мкм \ и найти пути их решения, в частности , показано, что хорошую перспективу для СБИС \0.3 - 0.8 мкм топологического диапазона \ имеют впервые предложенные транзисторные структуры, получившие название ПТДПУ и МОП ПЖ, и технологические маршруты их изготовления на отечественном оборудовании, включающие впервые предложенные автором процессы, в частности изготовление

"мостиковых" структур для обеспечения "квазиполной" диэлектрической изоляции транзисторов. В рамках данной работы были предложены математические модели адекватно описывающие специфический характер работы функционально - интегрированных структур типа ГГГДПУ и МОП ПЛК. Новизна и полезность полученных результатов заключается в изобретении и в исследовании новых функционально - интегрированных комплементарных самосовмещенных транзисторных структур типа ПТДПУ и МОП ПЖ, обеспечивающих преимущество СБИС на их основе по уровню интеграции, энергодинамике и технологичности. В частности показано, что:

- СБИС типа БМК на основе предложенных структур ПТДПУ и МОП ПЖ превосходят традиционные по интеграции и быстродействию в 5 раз;

- СБИС типа ОЗУ ПВ на основе предложенных структур ГГГДПУ и МОП ПЖ превосходят традиционные по интеграции и энергодинамике в 3 раза;

- разработанная промышленная технология позволяет изготавливать на отечественном оборудовании СБИС на самосовмещенных комплементарных транзисторных структурах (КМОП) с процентом выхода годных не хуже 95%.

Научно - техническая значимость и практическая ценность полученньгх результатов подтверждена рядом приоритетных публикаций и патентов. Теоретические и практические результаты работы были использованы при изготовлении микросхем 1477, KROl, KR04, KR05, KR06, KR07, KR09, KRll, KR12, 70891, 95031, 3464, 7Ю8К, VS0231C и т.д., выпускаемых предприятиями ОАО "НИИМЭ и МИКРОН", ЗАО "Корона Семикондакгор".

4. Основные публикации по теме диссертации.

1. V. К Smirnov, D. S.Kibalov, О. M.Orlov and V. V.Graboshnikov. Technology for nanoperiodic doping of a metal-oxide-semiconductor field - effect transistor charmel using a self-forming wave-ordered structure II Nanotechnology, 2003, N14, PP.709 - 715.

2. Технология периодического легирования хан ала кремниевого МОП -транзистора на основе самоформирукяцейся наносхруктурыЛСрасников Г. Я.,ОрлоБО.М.,Смирнов В. К.ДСибаловД. С.,Грабошников В. В.// Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. научн. Трудов.- М.: МИФИ, 2003, С.43 - 47.

3. Е.Л.Глариозов, О.М. Орлов, МЛЗ. Царев "Структурный синтез п/п приборов ", Известия Высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 1987 г., том 30, N 6, стр. 24-30.

4. Технология промышленного производства КМОП ЙС с минимальными размером 0,8 мкм / Орлов О. М., Игнатов П.В., Красников Г. Я. // Разработка, технология и производство п/п микросхем . Юбилейная 2 НТК АООТ "НИИМЭ и завод Микрон". Сборник трудов. Москва, Зеленоград, 1999г., С. 293-313.

5. Оптимизация плазменных процессов для улучшения надежности металлизации на основе алюминия / Орлов О.М, Галперин В.А., Близнецов В.Н.// 1 НТК АООТ "НИИМЭ и завод Микрон". Сборник трудов, Москва, Зеленоград, 1998, С. 213-215.

6. Характеристики качества затворной системы Б! - БЮ, в процессе изготовления КМОП СБИС / Орлов О. М., Бурзин С. Б., Черняев М. В.// Электроника, микро - и наноэлектроника. Сб. научн. Трудов, М., МИФИ, 2004, С.56-61.

7. Выбор модели пробоя окисла в затворной системе 81* - ЭЮ2 с помощью проведения ускоренных испытаний / Орлов О.М., Красников Г. Я., Бурзин С. Б., Черняев М. В.// Электроника, микро - и наноэлектроника. Сб.научн. трудов, М., МИФИ, 2004, С.62-66.

8. Способ стабилизации диэлектрических пленок на кремниевых пластинах /Кокин В.Н., Орлов О.М., Мурашев В.Н., СвистуновА.А., КарабановВ.В., Попов А.А. // А/С N 267334 от 24 октября 1986 г.

9. Применение метода зарядовой накачки для изучения короткоканальных явлений в МДП - структурах / Орлов О.М, Назаров А.И., Никитина Г.И.,

Листопадов Ю.М.// Физика окисных пленок. Тезисы докладов Ш Всесоюзной научной конференции ,10-12 апреля1991г. Петрозаводск, ч.2, с. 44.

10. Оптимизация физической структуры транзисторов для КМОП технологии с 0.8 мкм проектными нормами /Красников Г.Я., Орлов ОМ.// Совещание по росту кристаллов, пленок и дефектам структуры кремния КРЕМНИЙ-2002,9-12 июля 2002.Тезисы докладов, С.160.

11. Предельно прорабатываемые размеры /Красников Г Я.. Орлов О.М., Овчаренко E.H.// Совещание по росту кристаллов, пленок и дефектам структуры кремния КРЕМНИЙ-2002, 9-12 июля 2002.Тезисы докладов, С. 179.

12. Исследование и разработка КМОП ОЗУ 256К xl с быстродействием 2040 не со стойкостью по факту / Научный руководитель НИР Дягилев В.Н, Зам. научного руководителя НИР Орлов О.М.// Научно-технический отчет по НИР "ЙЗОТОН-18", Иб0.008.б27,Москва, п/я -2892,1992г., с.79-333.

13. Исследование и разработка селективного травления легированного Si* на пластинах 0150 на установках типа "Электроника ТМ" / Красников Г.Я., Гущин О.П., Дюпина А.Н., Орлов ОМ.// Разработка, технология и производство п/п микросхем .5 Межотраслевая НТК АООТ "НИИМЭ и завод Микрон". Сборник трудов. Москва. Зеленоград, 2002.

14. Экстракция параметров SPICE -моделей уровня Level 3 для 0.8 мкм КМОП технологии / Дьяконов В.М., Зайцев В.В., Зайцев H.A., А.Н., Орлов О.М., Стахин В.Г.// Микоэлектроника и информатика-2003 .Десятая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. Москва. Зеленоград, 2003, С.79.

15. ПТДЗ - новая элементная база СБИС / Муращев В.Н., Орлов О.М. // Электронная промышленность, 1991 , N 12, С. 55-56.

16. Полевой транзистор, управляемый областью пространственного заряда для матричных СБИС / Орлов О.М. // ДО 8478., Сб. рефератов депонированных рукописей ВИМИ, 1991, вып. 9.

17. Полупроводниковый прпбор / Орлов О.М., Кремлез В JL, Мурашев В.Н., Беспалов BJJf А1С N 1340507 от 3 января 19S6 г.

18. Полевой транзистор и способ его изготовления / Орлов OJvl, Мурашев В.Н., Ладыгин Е.А., Булгаков С.С., Черников К.В.// А/С N 16640S7 от 1 сентября 1989 г.

19. Особенности формирования мелких областей легирования кремния мышьяком в структуре оксид/кремний / Орлов О. М., Кибалов Д. С., Смирнов В. К.// Электроника, микро - и наноэлектроника. Сб. научн. Трудов.- М.: МИФИ, 2004, С.52 - 55.

20. Анализ сверхмелких распределений мышьяка в кремнии методом вторично-ионной масс - спектрометрии / Д. С. Кибалов, О. М. Орлов, С. Г. Симакин, В. К. Смирнов// Письма в ЖЭТФ ,2004, томЗО ,вып.21, С.21-26.

21.Технологические аспекты получения СБИС с диэлектрической изоляцией / Орлов О.М., Мурашев В.Н., Нестеров А. Э., Старицин В.К.// Электронная промышленность, 1990, N4, С. 30-33.

22. Функционально интегрированная элементная база с субмикронными топологическими размерами ЛСрасников Г.Я., Мурашев В.Н., Орлов О.М.// Совещание по росту кристаллов, пленок и дефектам структуры кремния КРЕМНИЙ-2002, 9-12 июля 2002.Тезисы докладов, С.174.

23. Способ изготовления мощного сильноточного МОП транзистора / Красников ГЛ., Орлов О.М., Нечипоренко А.П.// Патент на изобретение N 2209490 от 27.07.2003, заявка на изобретение N 2002114026 от 30.05.2002.

24.Интегральная схема /Орлов О.М., Туляков B.C., Кононенко К.И.// А/С N 1389609 от 8 июля 1986 г.

25.Постоянное запоминающее устройство / Мурашев В.Н., Орлов О.М., Кокин В.Н., Кердивара Г.Я., Пастон В.В., Свисаунов A.A. // А/С N 1436734 от 4 января 1987 г.

26.Накопитель для постоянного запоминающего устройства / Мурашев В.Н., Орлов О.М., Казуров Б.И., Кокин В.Н., Нестеров А.Э., Свистунов A.A., Никитина Г.И., Овчаренко E.H. // А/С N 146S262 от 2 марта 1987 г.

27.Инвертор / Орлов О.М., Мурашев В.Н., Панкратов A.J1.// А/С N 1475454 от 15 июля 1987 г.

28. Туннельный МОП транзистор с барьером Шотпси, его конструкция и область применения / Мурашев В.Н., Орлов О.М., Приходько П.С., Календин Д.А., Удалов ВАМ Совещание КРЕМНИЙ-2004. Иркутск, 5-9 июля 2004.Сборник тезисов, С.202.

29. Исследование ВАХ туннельного транзистора с барьером Шоттки /Орлов О.М., Мурашев В.Н..// Совещание КРЕМНИЙ-2004. Иркутск, 5-9 июля 2004. Сборник тезисов, С.204.

30. Полевой транзистор с дополнительной п/п областью - перспективный прибор СБИС / Краешков Г.Я., Орлов О.М., Мурашев В.Н., Приходько П.С// Совещание КРЕМНИЙ-2004. Иркутск, 5-9 июля 2004.Сборник тезисов, С. 199.

31. Тестовая структура и метод контроля субмикронных предельных размеров элементов на пластине / Орлов О. М. // Электроника, микро - и наноэлектроника. Сб. научн. Трудов.- М.: МИФИ, 2005, С.48 - 50.

32. Способ изготовления КМОП-структур. / Венков Б.В., Ладыгин Е.А., Мурашев В.Н., Орлов О.М.// Заявка на авт. свидет. № 04155/20 от 20.05.1990г.

33. Способ изготовления интегральных схем. / Венков Б.В., Ладыгин Е.А., Мурашев В.Н., Орлов О.М.// Заявка на авт. свидет. № 04153/20 от 20.06.1990г., положительное решение.

34. Мартынов В.В., Орлов О.М. "Подход к формированию п/п физической структуры.", Всесоюзная школа-семинар молодых ученых и специалистов -методы искусственного интеллекта в САПР. Тезисы докладов, май 1990 г., стр. 161.

ПТ 92

РНБ Русский фонд

2007-4 9897

Получено 3 1 Г""

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Орлов, Олег Михайлович

Глава 1 1.1 1.

2.1. 2.1.1.

2.1.2.

2.2.1. 2.2.2.

2.2.3.

2.2.4.

Введение 2005 год, диссертация по электронике, Орлов, Олег Михайлович

Аналитический обзор

Тенденции и этапы развития КМОП СБИС

14 14

Проблемы и трудности развития КМОП технологии, поиск 26 соответствующих конструктивно-технологических решений Глава 2 Физические и математические модели КМОП транзисторов с 35 0,5-0,8 мкм проектной нормой, функционально интегрированных полевых транзисторов (с двойным полевым управлением - ПТДПУ) и N МОП транзисторов с периодически легированным каналом (ПЛК). Экспериментальные результаты

КМОП транзисторы с 0,5-0,8 мкм проектной нормой 35

Моделирование параметров МОП транзисторов с 0,5-0,8 35 мкм проектной нормой

Основные параметры физической структуры компонентов 44 КМОП СБИС, их вольтамперные характеристики (ВАХ) Полевой транзистор с двойным потенциальным управлением 50 (ПТДПУ)

Принцип действия 50

Вывод аналитических соотношений функционирования 54 полевого транзистора с двойным полевым управлением Расчет вольтамперных характеристик идеального 62 длинноканального полевого транзистора с двойным полевым управлением

Анализ экспериментальных образцов полевого транзистора с 65 двойным полевым управлением.

Математическая и физическая модели МОП транзистора с 67 периодически легированным каналом

2.3.1. Математическая модель МОП транзистора с периодически 67 легированным каналом.

2.3.2. Электрофизические характеристики транзистора и его 76 эквивалентная схема. Экспериментальные результаты. Анализ аналитических соотношений для описания работы N МОП ПЛК с учетом полученных экспериментальных данных

2.3.2.1. Электрофизические характеристики транзистора и его 79 эквивалентная схема. Экспериментальные результаты

2.3.2.2. Анализ аналитических соотношений для описания работы N 93 МОП ПЛК с учетом полученных экспериментальных данных

Глава 3 Конструкции и структуры функционально-интегрированных 95 элементов СБИС

3.1. Комплементарная схема инвертора на биполярных 95 транзисторах

3.2. . Инвертирующий каскад на полевом транзисторе 96

3.3. Полупроводниковый прибор, выполняющий функции 100 ПТДПУ и функции дополнительного полевого транзистора, управляемого р-п-переходом

3.4. ПТДПУ, содержащий подзатворную область в виде 102 кольцевого электрода

3.5. Мощный сильноточный МОП транзистор и способ его 104 изготовления

3.6. Логические элементы СБИС 106

3.6.К Инвертор, содержащий управляющий МОП транзистор с 106 индуцированным каналом N типа, нагрузочный МОП транзистор с встроенным каналом N типа и два дополнительных полевых транзистора с каналом Р типа, управляемых р-п переходом

3.6.2. Функционально-интегрированные комплементарные 107 инверторы

3.6.2.1. Логический элемент с транзистором ПТДПУ 107

3.6.2.2. ФИЛЭ на основе ПИК фрагмента. 108

3.6.2.3. Функционально интегрируемая структура логического 111 элемента N МОП ПЖ - Р МОП

3.7. Стойкость функционально интегрированных структур к 113 воздействию ВВФ и методы ее повышения

3.7.1 Методы повышения стойкости серийных СБИС 115

3.7. k 1. Конструктивно-топологический метод. 116 3.7.1.2. Технологические методы повышения стойкости СБИС к 117 действию ВВФ.

3.7.1.2.1. Термоэлектрический способ стабилизации МОП структур 119

3.7.1.2.2. Способ формирования «самосовмещенного» узла изоляции с 119 нитридным слоем

3.7.1.2.3. Способ формирования КНИ структуры. 120

3.7.1.2.4. Способ формирования «короткоканальных» МОП 121 транзисторов

3.7.2. Стойкость к ВВФ СБИС с функционально- 122 интегрированными структурами.

3.8. Выводы 123 Глава 4 Технологические проблемы создания комплементарной 125 элементной базы на полевых транзисторах и пути их решения

4.1. Технология промышленного производства КМОП ИС с 125 минимальными размерами 0,8 мкм

4.1.1. Постановка задачи для фотолитографии и сухого травления 127

4.1.2. Краткое описание основных разработанных процессов. 128

4.1.2.1. Проекционная фотолитография 128

4.1.2.2. Процессы ПХТ 129

4.1.2.2.1. Плазменные процессы для формирования контактных окон. 130

4.1.2.2.2. Исследование и разработка селективного травления 137 легированного Si* на пластинах 0150 на установках типа "Электроника ТМ".

4.1.2.2.3. Исследование и разработка технологического процесса РИТ 140 Al-Si с подслоем Ti - TiN на установке «Электроника ТМ -1105».

•4

4.1.2.3. Процессы пирогенного и сухого окисления, диффузии 141 фосфора, отжига, осаждения SiC>2, Si3N4, БФСС 4.1.3.1. Качество затворной системы Si* - SiC>2 в процессе 141 изготовления КМОП СБИС с проектной нормой 0,8 - 1,2 мкм 4.1.2.3.2. Выбор модели пробоя окисла в затворной системе Si* - Si02 с 146 помощью проведения ускоренных испытаний

4.1.2.4. Ионное легирование 151

4.1.2.5. Напыление металлических пленок 153

4.1.3. Тестовая структура и метод для контроля субмикронных 153 предельных размеров элементов на пластине

4.1.3.1. Тестовая структура и метод 153

4.1.3.2. Точность измерений. 156

4.1.3.3. Данные измерений. 158

4.1.3.4. Обсуждение результатов 160

4.1.4. Технологический маршрут 162

4.1.5. Выводы. 165

4.2. Технологические особенности изготовления полевого 171 транзистора с двойным полевым управлением (ПТДПУ). Технологический маршрут

4.3. Технология создания полевого МОП транзистора с 175 периодически легированным каналом

4.3.1. Наномаска на основе волнообразного нанорельефа 175

4.3.2. Особенности формирования мелких областей легирования 183 кремния мышьяком в структуре оксид/кремний

4.3.2.1. Компьютерное моделирование периодического легирования 183

4.3.2.2. Модельные эксперименты. Схема № 1. 185

4.3.2.3. Модельные эксперименты. Схема 2 189

4.3.2.4. Обсуждение результатов и выводы 194

4.3.3. Технологические стадии формирования N МОП транзистора 202 с периодически легированным каналом ( МОП ПЛК).

1. Формирование карманов, изоляции. 203

2. Формирование слоя предокисла и подгонка порогов. 203

3. Формирование структуры a-Si/Si02/Si. 203

4. Формирование ВНР. 203

5. Модификация наномаски. 205

6. Имплантация мышьяка. 205

7. Удаление наномаски 206

4.3.4. Перспективы совершенствования технологии МОП 208 транзистора с периодически легированным каналом и область ее потенциальных применений.

Заключение. 212

Литература. 214

Приложение 1. 229

Приложение 2. 239246

Введение

Развитие литографической техники последних лет позволило лидирующим странам Запада, Японии и США перейти к освоению в промышленной технологии ИС минимальных топологических размеров до 0, 1 мкм, при этом планируется в 2006-ом году переход на еще более малый размер 0, 07 мкм. Вероятно, ни одна отрасль промышленности не развивалась такими стремительными темпами, как микроэлектроника. Постоянное улучшение характеристик полупроводниковых приборов, в течение 30 лет, привело к повышению степени интеграции (числа транзисторов на кристалле) более чем в 1600 раз (ежегодный рост в 1, 35 раза) и увеличению тактовой частоты микропроцессоров более чем в 3000 раз (ежегодный рост в 1, 38 раза). При этом основной прогресс в микроэлектронике был достигнут за счет развития элементной базы КМОП СБИС [1]. При этом возможности по совершенствованию этой элементной базы далеко не исчерпаны и по научно обоснованным прогнозам, до 2020 года снижение темпов развития микроэлектроники не предвидится.

Поэтому разработка новых технологий и конструкций приборов КМОП элементной базы СБИС, особенно субмикронного топологического диапазона, является весьма актуальной задачей для отечественной промышленности и микроэлектроники в целом.

В связи с этим основной целью работы является исследование и разработка конструкций и технологий изготовления самосовмещенных комплиментарных полевых транзисторных структур для нового поколения СБИС субмикронного топологического диапазона. Поставленная цель достигается за счет решения следующих задач:

1. Создания математических моделей для анализа физических аспектов работы самосовмещенных полевых транзисторных структур.

2. Разработки новых структур и конструкций полевых транзисторов для КМОП элементной базы.

3. Разработай новых технологий для изготовления самосовмещенных полевых транзисторных структур.

4. Постановки и реализации технологических экспериментов по исследованию характеристик самосовмещенных полевых транзисторных структур.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается:

1. Впервые предложены и разработаны математические и физические модели предложенных автором новых полупроводниковых приборов и структур, в частности, полевого транзистора с двойным полевым управлением (ДГДГГУ), МОП транзистора с периодически легированным каналом (МОП ПЛК), описывающие специфический характер их ВАХ. Получены аналитические соотношения, описывающие функционирование ПТДПУ. Рассчитаны вольтамперные характеристики идеального длинноканального ПТДПУ. Разработана приближенная аналитическая модель для оценки величины тока стока N МОП ПЛК с учетом сопротивления нанообластей.

2. Получены экспериментальные результаты по исследованию параметров новых транзисторных структур, в частности, ПТДПУ, МОП ПЛК.

- полевой транзистор с двойным полевым управлением (ПТДПУ);

- полупроводниковые приборы (повторители) на базе транзистора "ПТДПУ";

- способ изготовления мощного сильноточного МОП транзистора.

Практическая значимость

Практическая значимость, полученных в диссертации результатов заключается в том, что:

1. На основе разработанного технологического маршрута и соответствующих процессов на комплекте оборудования отечественного производства изготовлены ИС KR07, KR09, 70891, 95031 и т.д. по 0, 8 мкм КМОП технологии с высоким процентом выхода годных (не менее 95 %), проведен анализ электрофизических параметров элементной базы с проектными нормами 0, 8 мкм. Получены образцы элементной базы с проектной нормой 0, 5мкм.

В технологическом маршруте КМОП ИС с 0, 8 мкм проектными нормами для создания слаболегированной области стока (N LDD) оптимизированы параметры ионного легирования, формирования пристеночной области, отжига для получения соответствующих значений тока насыщения, напряжения пробоя и тока подложки п канального транзистора с учетом достижения требуемых ВАХ р-канального транзистора.

2. Показано, что используемый способ пирогенного окисления при Т = 850°С для формирования подзатворного диэлектрика с толщиной 180 - 250 А0 обеспечивает необходимое качество затворной системы Si* - Si02 для производства КМОП СБИС с проектной нормой 0, 8 - 1, 2 мкм.

Модифицированный процесс пирогенного окисления при Т = 850°С для формирования подзатворного диэлектрика с толщиной 150А обеспечивает необходимое качество для изготовления опытных образцов приборов.

3. Конструктивно-технологические решения для новых полевых транзисторных структур обеспечили возможность разработки и экспериментального исследования:

- полевого транзистора с двойным полевым управлением (ПТДПУ), позволяющего повысить устойчивость ИС к ВВФ и обеспечить создание малошумящего зарядочуствительного усилителя, обладающего технологической совместимостью с ПЗС приборами;

Вышеперечисленный комплекс изобретений, на которые получены авторские свидетельства, и которые патентуются в России и за рубежом позволил защитить российский приоритет в важнейших направлениях развития микроэлектроники, таких как СБИС оперативной памяти, матричных БМК.

Внедрение результатов работы

Внедрение предложенных автором технических решений осуществлено в производство микросхем 1477, KR01, KR04, KR05, KR06, KR07, KR09, KR11, KR12, 70891, 95031, 3464, 7108К, VS0231C и т.д., выпускаемых предприятиями МИКРОН, ЗАО "Корона Семикондактор" и т. д., что подтверждается прилагаемыми к диссертации документами \актами использования результатов работы V

Тема диссертационной работы Орлова О.М. тесно связана с планом работ, выполняемым по целевым комплексным программам "Развитие электронной техники в России" (1994 - 2000 г.); перечнем НИОКР, утвержденным РАСУ, и "Разработкой и освоением серий цифровых, цифро-аналоговых, аналоговых интегральных микросхем для аппаратуры специального назначения и двойного применения", утвержденной постановлением Исполкома Союза Беларуси и России от 12. 02. 99г. Результаты диссертационной работы использованы в более восемнадцати НИР и ОКР, выполнявшихся по важнейшей тематике федеральной целевой программы «Национальная технологическая база» и Российской Академии Наук. Тема диссертации и внедрение ее научных и практических результатов связана с плановыми НИР и ОКР предприятий "Электронстандарт" и ОАО "НИИМЭ и МИКРОН". Полученные в диссертационной работе результаты вошли в научные отчеты ОАО "НИИМЭ и МИКРОН", послужившие основой для выдачи технических условий для разработки опытно-промышленных технологических процессов, маршрутов и проектирования КМОП ИС с субмикронными проектными нормами.

Решение поставленных выше задач приводится в четырех главах диссертации, при этом:

- в первой главе дается детальный аналитический обзор современного положения в данной области;

- во второй главе рассматриваются математические и физические модели и экспериментальные характеристики полевых приборов;

- в третьей главе анализируются структуры и конструкции новых приборов;

- в четвертой главе приводятся технологические процессы их изготовления.

Заключение диссертация на тему "Исследование и разработка конструкций и технологии изготовления самосовмещенных комплементарных полевых транзисторных структур с субмикронными размерами"

4.1.5. Выводы

1. Разработанный у нас впервые технологический маршрут с использованием улучшенных процессов ПХТ поликремневого затвора и контактных окон позволяющий изготавливать элементную базу и соответствующие КМОП ИС с проектными нормами 0, 8 мкм и напряжением питания 5В в промышленных масштабах с высоким процентом выхода годных на комплекте оборудования отечественного производства. Проведено исследование и разработка конструкции и технологии изготовления самосовмещенных 0, 8 мкм КМОП СБИС на основе новых конструктивно-технологических решений в существующих условиях. Проведен анализ электрофизических параметров элементной базы с проектными нормами 0, 8 мкм.

2. Показана возможность усовершенствования технологического маршрута до уровня 0, 5 мкм, получены образцы элементной базы с проектной нормой О, 5 мкм.

3. Проведен контроль на большом количестве МОП - структур на пластинах как напряженности электрического поля при пробое слоя диэлектрика, так и интервала времени, проходящего с момента приложения к МОП - структуре критического напряжения, представлены типичные гистограммы распределения количества МОП - структур по напряженности электрического поля пробоя подзатворной двуокиси кремния. Новый статистический подход на основе разработанных методов исследования распределения напряженности электрического поля пробоя по пластине и зависимого от времени пробоя диэлектрика позволяет контролировать дефектность подзатворного диэлектрика, аттестовы-вать технологическое оборудование и процесс создания затворных систем, прогнозировать надежность микросхем при их эксплуатации.

4. Отмечено, что наблюдается лишь один пик на гистограмме при напряженности более 1, 0е7 В/см, что свидетельствует о высоком качестве затворной системы Si* - Si02. Длительность интервала времени до пробоя 50 % и 90 % всех проконтролированных МОП структур на рабочей пластине не менее, чем на контрольных пластинах, используемых для аттестации технологического процесса создания подзатворной двуокиси кремния и поликремниевого затвора, легированного фосфором. Это свидетельствует о том, что сформированный качественный подзатворный окисел не теряет своих свойств при дальнейшем изготовлении по соответствующим технологическим маршрутам кристаллов СБИС на пластинах.

5. Используемый способ пирогенного окисления при Т = 850°С для формирования подзатворного диэлектрика с толщиной 180 - 250 А° обеспечивает необходимое качество затворной системы Si* - SiC>2 для производства КМОП СБИС с проектной нормой 0, 8 - 1, 2 мкм.

6. Модифицированный процесс пирогенного окисления при Т = 850°С для формирования подзатворного диэлектрика с толщиной 150 А° обеспечивает необходимое качество для изготовления опытных образцов приборов, однако необходим дальнейший набор статистических данных.

7. Выбрана термохимическая модель пробоя подзатворного слоя диоксида кремния и определены параметры полученных аналитических зависимостей, которые хорошо согласуется с полученными экспериментальными данными (коэффициент регрессии превышал 0. 99).

8. На основании этой модели проведена оценка времени жизни подзатворного слоя диоксида кремния при комнатной температуре в предположении, что физический механизм деградации и кинетика накопления дефектов в Si02, приводящих к пробою, не изменяется при пониженных напряженностях электрического поля в соответствии с условиями работы МОП транзистора в СБИС.

9. В технологическом маршруте КМОП ИС с 0, 8 мкм проектными нормами (с возможностью доработки до 0, 5 мкм) для создания области N LDD оп-тимизированны параметры ионного легирования, формирования пристеночной области, отжига для получения соответствующих значений тока насыщения, напряжения пробоя и тока подложки N- канального транзистора с учетом достижения требуемых ВАХ р - канального транзистора. Для анализа вариантов дополнительно использовалось 2-х мерное моделирование ВАХ n-ир- канальных МОП транзисторов с использованием квазигидродинамического подхода, в котором дополнительно к диффузионно - дрейфовой модели переноса носителей решается дифференциальное уравнение сохранения энергии для электронов. Расчет показал 15 -г 20 % соответствие экспериментальным данным значений тока насыщения, напряжения пробоя N канального транзистора. Для уточнеия полученных результатов потребовались дополнительные измерения значений тока подложки N канального транзистора и параметров ВАХ р- канального транзистора.

10. Разработана оригинальная методика с использованием специализированных тестовых элементы для контроля и отработки технологических процессов и технологического маршрута. Новый экспресс - метод позволяет электрически измерять минимальные прорабатываемые размеры элементов на пластине. Малые размеры тестовых структур, сравнительная простота измерений делают возможными размещение их на линии реза между кристаллами и проведение такого контроля на рабочих пластинах. Для измерения предельного размера одного элемента требуется всего одна контактная площадка.

Заключение

В итоге выполненной работы получен ряд новых результатов, направленных на решение актуальной научно- технической задачи создания

-з перспективных конструкций самосовмещенных транзисторных структур СБИС субмикронного топологического диапазона.

Проведенный анализ известных конструкций и технологий изготовления комлиментарных транзисторных структур позволил выявить основные проблемы возникающие при их масштабировании \ до размеров -О, 3 мкм \ и найти пути их решения, в частности, показано, что хорошую перспективу для СБИС \0.3 - 0.8 мкм топологического диапазона \имеют впервые предложенные транзисторные структуры, получившие название ПТДПУ и МОП ПЛК, и технологические маршруты их изготовления на отечественном оборудовании, включающие впервые предложенные автором процессы, в частности: изготовление МОП транзисторных структур с эффективной длиной канала меньше, чем используемая топологическая норма (в том числе на основе самоформируемого волнообразного рельефа -ВИРУ, изготовление "мостиковых" структур для обеспечения квазиполной" диэлектрической изоляции транзисторов.

В рамках данной работы были предложены математические модели, адекватно описывающие специфический характер работы функционально -интегрированных структур типа ПТДПУ и МОП ПЛК

Новизна и полезность полученных результатов заключается в изобретении и в исследовании новых функционально — интегрированных комплиментарных самосовмещенных транзисторных структур типа ПТДПУ и МОП ПЛК, обеспечивающих преимущество СБИС на их основе по уровню интеграции, энергодинамике и технологичности. В частности показано, что:

- СБИС типа БМК на основе предложенных структур ПТДПУ и МОП ПЛК превосходят традиционные по интеграции и быстродействию в 5 раз;

4- СБИС типа ОЗУ ПВ на основе предложенных структур ПТДПУ и МОП ПЛК превосходят традиционные по интеграции и энергодинамике в 3 раза;

- разработанная промышленная технология позволяет изготавливать на отечественном оборудовании СБИС с проектной нормой 0,8 мкм на самосовмещенных комплиментарных транзисторных структурах (КМОП) с процентом выхода годных не хуже 95 %.

Научно - техническая значимость и практическая ценность полученных результатов подтверждена рядом приоритетных публикаций и патентов.

Теоретические и практические результаты работы были использованы при изготовлении микросхем 1477, KR01, KR04, KR05, KR06, KR07, KR09, KR11, KR12, 70891, 95031, 3464, 7108К, VS0231C и т.д., выпускаемых предприятиями: ОАО "НИИМЭ и МИКРОН", ЗАО "Корона Семикондактор" и т.д.

Библиография Орлов, Олег Михайлович, диссертация по теме Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах

1. Красников Г. Я. Конструктивно - технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов. В 2-х частях. Часть 1. - Москва, Техносфера, 2002.

2. Красников Г. Я. Конструктивно технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов. В 2-х частях. Часть 2. - Москва, Техносфера, 2004, С.269.

3. Н. С. P. Wong, D. J. Frank et al., "Nanoscale CMOS", Proceedings of the IEEE, Vol. 87, No. 4, April 1999, p. 537.

4. Chenming Hu, "Future CMOS Scaling and Reliability", Proc. IEEE, vol. 81, No. 5, May 1993.

5. R. Dennard, F. Gaensslen, L. Kuhn, and H. Yu, "Design of micron MOS switching devices", presented at IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), Dec. 1972.

6. Thompson S., Packan P., Bohr M., "MOS Scaling: Transistor Challenges for the 21 st. Century", Intel Technology J., 1998, Q 3, 1 19.

7. Sai Halasz G. et al., "Experimental technology and characterization of self-aligned 0. ljim gate-length low-temperature operation NMOS devices", Proc. IEDM, 1987, p. 397.

8. G. Sai Halasz et al., "Experimental technology and characterization of self-aligned 0. ljim, gate-length low-temperature operation NMOS devices", in Proc. Int. Electron Devices Meeting, 1987, p. 397.

9. G. A. Sai Halasz, M. R. Wordeman, D. P. Kern, S. Rishton and E. Ganin, "High transcon-ductance and velocity overshoot in NMOS devices at the 0.1 jim-gate-length level" IEEE Electron Device Lett., vol. EDL - 9, p. 464, 1988.

10. Y. Taur et al., "High transconductance 0. l^im p MOSFET", in Proc. Int. Electron Devices Meeting, 1992, pp. 901- 904.

11. Y. Taur et al., "High performance 0. ljim, CMOS devices with 1. 5 V power supply", in Proc. Int. Electron Devices Meeting, 1993, pp. 127 130.

12. Yan et al., "High-performance 0. l|im room temperature Si MOSFET's", in Proc. Symp. VLSI Technology, 1992, p. 86.

13. Y. Mii et al., "High performance 0.1 |im nMOSFET's with 10 ps/stage delay (85 K) at 1. 5 V power supply", in Proc. Symp. VLSI Technology, 1993, pp. 91 -92.

14. M. Ono, M. Saito, T. Yoshitomi, C. Fiegna, T. Ohguro and H. Iwai, "Sub--50 nm gate length n MOSFET's with 10 nm phosphorus doped source anddrain junctions", in Proc. Int. Electron Devices Meeting, 1993, p. 119.

15. Y. Mii et al., "An ultra-low power 0. 1цт CMOS ", in Proc. Symp. VLSI Technology, 1994, pp. 9-10.

16. H. Momose, M. Ono, T. Yoshitomi, T. Ohguro, S. Nakamura, M. Saito and H. Iwai, "Tunneling gate oxide approach to ultrahigh current drive in small-geometry MOSFET's", in Proc. Int. Electron Devices Meeting, 1994, p. 593.

17. L. Su et al., "A high performance 0. 08 цт CMOS", in Proc. Symp. VLSI Technology, 1996, p. 12.

18. C. Wann et al., "High-performance 0. 07 цт CMOS with 9. 5 ps/gate delay and 150 GHz fT", IEEE Electron Device Lett., vol. 18, p. 625, Dec. 1997.

19. F. Assaderaghi et al., "A 7/9/5.5 psec room/low temperature SOI CMOS ", in Proc. Int. Electron Devices Meeting, 1997, p. 415.

20. G. Timp et al., "Low leakage, ultra-thin, gate oxides for extremely high perfomance sub 100 nm n MOS FET's", in Proc. Int. Electron Devices Meeting, 1997, p. 930.

21. Bohr M., "MOS Transistors: Scaling and Performance Trends", -Semiconductor International, 1995, N6 (June), pp. 75 80.

22. Solid State Technology, 1999, N 1 1 (Nov.), p. 90.

23. Y. Taur, D. Buchanan, W. Chen, D. Frank, K. Ismail, S. H. Lo, G. Sai-Halasz, R. Vis wanathan, H. J. C. Wann, S. Wind and H. S. Wong, "CMOS scaling into the nanometer regime" ,Proc. IEEE, vol. 85, p. 486, Apr. 1997.

24. S. Asai and Y. Wada, "Technology challenges for integration near and below 0. 1 цш", Proc. IEEE, vol. 85, p. 505, Apr. 1997.

25. W. H. Chang, B. Davari, M. R. Wordernan, Y. Taur, С. C.H. Hsu and M. D. Rodriguez, "A high-performance 0. 25 jxm CMOS technology-I: Design-and characterization", IEEE Trans. Electron Devices, vol. 39, p. 959, Apr. 1992.

26. B. Davari, W. H. Chang. К. E. Petrillo, C. Y. Wong, D. Moy, Y. Taur, M. R. Wordernan, J. Y.C. Sun and C. C.N. Hsu, "A high-performance 0. 25 (im CMOS technology-II: Technology", IEEE Trans. Electron Devices, vol. 39, p. 967, Apr. 1992.

27. D. Frank, Y. Taur and H. S. P. Wong, "Generalized scale length for two-dimensional effects in MOSFETs", IEEE Electron Device Lett., vol 19, p. 385, Oct. 1998.28. *3и С. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. Книга 2.1. Москва «Мир» 1984.

28. Системный подход к созданию субмикронной технологии /Ю.С. Боков, В.И. Жильцов, В.В. Мартынов, Н.Н. Самсонов // Электронная промышленность, 1993, N 8, с. 8.

29. Chen К., Wann Н.С., Duster J., Ко Н. К. and Ни С. J., Solid State Electron, 1996, V. 39, p. 1515.

30. Lochtefeld A., Djomehri I. J., Samudra G. and Antoniadis D. A., IBM J. Res. Dev., 2002, V.46, p. 347.32. *Ko P. K., Approaches to skaling VLSI Electronics: Microstructure Science,vol. 18 ( New York: Academic), ch. I, 1989, pp.1 37.

31. Chamberlian S.C. and Ramanan S., IEEE Trans. Electron Devices, 1986, V. 33, p. 1745.

32. Hansch W., Rao V. R. and Eisele I., Proc. ESSDERC 97 (Paris: Editions Frontiers), 1997, p. 624.

33. Kaesen F., Fink C., Anil K. G., Hansch W., Doll Т., Grabola Т., Schreiber H. and Eisele I., Thin Solid Films, 1998, V. 336, p. 309.

34. Rim К., Hoyt J. and Gibbons J., IEEE Trans. Electron Devices, 2000, V. 47, p. 1406.

35. Isaac R.D. The future of CMOS technology. IBM J. Res. Dev., 2000, v. 44, № 3, pp. 369-378.

36. Paul D. J. Silicon-germanium strained layer materials in microelectronics. Adv. Mater, 1999, Vol. 11, pp. 191 203.

37. Melliar Smith M., Helms В., Saathoff D., Cleavelin R. International SEMATECH Annual Report 2001. - Austin, TX: Sematech Inc. (www.sematech.org), 2002.

38. Colinge J. P., Baie X., Bayot V., Grivei E. A. silicon-on-insulator quantum wire. Solid-State Electron, 1996, Vol. 39, pp. 49-51.41. -Koester Т., Goldschmidtboeing F., Hadam В., Stein J., Altmeyer S.,

39. Spangenberg В., Kurz H., Neumann R., Bruner K., Abstreiter G. Coulomb blockade effects in a highly doped silicon quantum wire fabricated on novel molecular beam epitaxy grown material. Jpn. J. Appl. Phys., 1999, Vol. 38, pp. 465-468.

40. Гергель В. А., Мокеров В. Г. Об увеличении быстродействия полевых транзисторов за счет профилирования канала. Доклады Академии Наук, 2000, том 375, № 5, с. 609 - 610.

41. Г. Ю. Особенности электронного дрейфа в субмикронных GaAs -структурах. Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, № 4, с. 496 - 499.

42. Смирнов В.К., Кибалов Д. С., Гергель В. А. Способ изготовления полевого транзистора с периодически легированным каналом. Патент РФ № 2191444. МПКН01Ь21/335, Опубл. 20.10.2002 Бюл. № 29.

43. V. К Smirnov, D. S. Kibalov, О. М. Orlov and V. V. Graboshnikov. Technology for nanoperiodic doping of a metal-oxide-semiconductor field-- effect transistor channel using a self-forming wave-ordered structure // Nanotechnology, 2003, N14, PP.709 715.

44. Navez М., Sella С., Chaperot D. Etude de l'attaque du verre par bombardement ionique. C.R. Acad. Sci., Paris, 1962, Vol. 254, pp. 240 244.

45. Stevie F. A., Kahora P. M., Simons D. S., Chi P. Secondary ion yield changes in Si and GaAs due to topography changes during 02+ or Cs+ ion bombardment. J. Vac. Sci. Technol. A, 1988, Vol. 4, pp. 76 80.

46. Carter G., Vishnyakov V., Nobes M. J. Ripple topography development on ion bombarded Si. Nucl. Instrum. Methods B, 1996, Vol. 115, pp. 440 445.

47. Wittmaack K. Ion-induced electron emission as a means of studying energy-and angle-dependent compositional changes of solids bombarded with reactive ions. I. Oxygen bombardment of silicon. Surf. Sci., 1999, Vol. 419, pp. 249 264.

48. Elst K., Vandervorst W. Influence of the composition of the altered layer on the ripple formation. J. Vac. Sci. Technol. A., 1994, Vol. 12, pp. 3205 3216.

49. Vajo J. J., Doty R. E., Cirlin E. H. Influence of 02+ energy, flux and fluence on the formation and growth of sputtering- induced ripple topography on silicon. J. Vac. Sci. Technol. A, 1996, Vol. 14, pp. 2709 2720.

50. Mayer Т. M., Chason E., Howard A. J. Roughening instability and ion-induced viscous relaxation of SiC>2 surfaces. J. Appl. Phys., 1994, Vol. 76, pp. 1633 1643.

51. Alkemade P. F. A., Jiang Z. X. Complex roughening of Si under oblique bombardment by low-energy oxygen ions. J. Vac. Sci. Technol. B, 2001, Vol. 19, pp. 1699- 1705.

52. Gago R., Vazquez L., Cuerno R., Varela M., Ballesteros C. Nanopatterning of silicon surfaces by low-energy ion-beam sputtering: dependence on the angle of ion incidence. Nanotechnology, 2002, Vol. 13, pp. 304 308.

53. Смирнов В. К., Кривелевич С. А., Кибалов Д. С., Лепшин П. А. Структурирование поверхности кремния ионными пучками. Труды ФТИАН, 1997, т. 12, с. 62 - 85.

54. Смирнов В.К., Лепшин П. А., Кривелевич С. А., Кибалов Д. С. Зависимость процесса рельефообразования при бомбардировке кремнияионами азота от энергии и угла бомбардировки. Неорганические материалы, 1998, т. 34, № 11, с. 1081 - 1084.

55. Журавлев И.В., Смирнова Г.Ф., Кибалов Д. С., Смирнов В. К. Зависимость морфологии волнообразного нанорельефа на кремнии от угла бомбардировки поверхности ионами азота. Поверхность, 2002, № 10, с. 100- 104.

56. Лепшин П. А. Исследование закономерностей формирования волнообразных микро- и наноструктур ионными пучками на поверхности кремния. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ. - мат. наук, Ярославль, 1999, 150 с.

57. Журавлев И.В., Кибалов Д. С., Смирнова Г. Ф., Смирнов В. К. Формирование волнообразных наноструктур на пленках аморфного кремния распылением ионами азота. Письма в ЖТФ, 2003, т. 29, № 22, с. 58 - 62.

58. Matsuura Т., Sugiyama Т., Mirota J. Atomic-layer surface reaction of chlorine on Si and Ge assisted by an ultraclean ECR plasma. Surf. Sci., 1998, v. 402 - 404, pp. 202 - 205.

59. Амиров И. И., Федоров В.А. Анизотропное травление субмикронных структур в резисте в кислородсодержащей плазме ВЧ индукционного разряда. Микроэлектроника, 2000, т. 29, № 1, с. 32 - 41.

60. Амиров И. И., Изюмов М. О. Ионно-инициированное травление полимерных пленок в кислородсодержащей плазме высокочастотного индукционного разряда. Химия высоких энергий, 1999, т. 33, № 2, с. 160- 164.

61. Roadmap'97 (The National Technology Roadmap for Semiconductors 1997), Semiconductor Industry Association (SIA), USA.

62. Simakin S. G., Smirnov V. K. // Appl. Surf. Sci. 2003. V. 203 204. P. 314 -317.

63. Wittmaack K. // J. Vac. Sci. Technol. B. 1998. V. 16. No. 5. P. 2776 2785.

64. Sai Halasz G. A., Short К. Т., Williams J. S.// IEEE Electron Dev. Lett. 1985. V. 6. P. 285 - 287.

65. Dowsett M. G., Rowlands G., Allen P. N. et al. // Surf. Interface Anal. 1994. V. 21. P. 310 315.

66. Y. Mii et al., "High performance 0. 1 цт MOSFET's with 10 ps/stage delay (85K) at 1.5 V power supply", 1993 Symp. on VLSI Tech., Kyoto, Japan, pp. 91 92.

67. E. J. Nowak, "Ultimate CMOS ULSI performance", IEDM Tech. Dig., pp. 115 118, 1993.

68. B. Davari, R. H. Dennard, G. G. Shahidi, "CMOS technology for low voltage/low power applications", Proc. IEEE, 1994 CICC, pp. 3-10.

69. E. JI. Глариозов, О. M. Орлов, М. В. Царев "Структурный синтез п/п приборов ", Известия Высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 1987 г., том 30, N 6, стр. 24 30.л

70. Сверхскоростной электронный дрейф в полевых полупроводниковых структурах с секционированным каналом./Гергель В. А., Гуляев Ю. В., Зеленый А. П., Якупов М. Н.// Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, Вып. 2.

71. Оптимизация плазменных процессов для улучшения надежности металлизации на основе алюминия /Орлов О. М, Галперин В. А., Близнецов В. Н.// 1 НТК АООТ "НИИМЭ и завод Микрон". Сборник трудов, Москва, Зеленоград, 1998, С. 213 215.

72. Характеристики качества затворной системы Si* Si02 в процессе изготовления КМОП СБИС /Орлов О. М., Бурзин С. Б., Черняев М. В.// Электроника, микро - и наноэлектроника. Сб. научн. Трудов, М., МИФИ, 2004, С. 56-61.

73. Выбор модели пробоя окисла в затворной системе Si* Si02 с помощью проведения ускоренных испытаний /Орлов О. М., Красников Г. Я., Бурзин С*Б., Черняев М. В.// Электроника, микро - и наноэлектроника. Сб.научн. трудов, М., МИФИ, 2004, С. 62 - 66.

74. Способ стабилизации диэлектрических пленок на кремниевых пластинах /Кокин В. Н., Орлов О. М., Мурашев В. Н., Свистунов А. А., Карабанов В. В., Попов А. А.// А/С N 267334 от 24 октября 1986 г.

75. Оптимизация физической структуры транзисторов для КМОП технологии с 0. 8 мкм проектными нормами /Красников Г. Я., Орлов О. М.// Совещание по росту кристаллов, пленок и дефектам структуры кремния КРЕМНИЙ 2002, 9- 12 июля 2002.Тезисы докладов, С. 160.

76. Предельно прорабатываемые размеры /Красников Г .Я. Орлов О. М., Овчаренко Е. Н.// Совещание по росту кристаллов, пленок и дефектам структуры кремния КРЕМНИИ 2002, 9- 12 июля 2002.Тезисы докладов, С. 179.

77. ПТДЗ новая элементная база СБИС /Мурашев В. Н., Орлов О. М.// Электронная промышленность, 1991 , N 12, С. 55 - 56.

78. Полевой транзистор, управляемый областью пространственного заряда для матричных СБИС /Орлов О. МЛ ДО 8478., Сб. рефератов депонированных рукописей ВИМИ, 1991, вып. 9.

79. Полупроводниковый прибор /Орлов О. М., Кремлев В. Я., Мурашев В. Н., Беспалов В. А.// А/С N 1340507 от 3 января 1986 г.

80. Полевой транзистор и способ его изготовления /Орлов О. М., Мурашев В. Н., Ладыгин Е. А., Булгаков С. С., Черников К. В.// А/С N 1664087 от 1 сентября 1989 г.

81. Особенности формирования мелких областей легирования кремния мышьяком в структуре оксид/кремний /Орлов О. М., Кибалов Д. С., Смирнов В. К.// Электроника, микро и наноэлектроника. Сб. научн. Трудов.- М.: МИФИ, 2004, С.52 - 55.

82. Анализ сверхмелких распределений мышьяка в кремнии методом вторично-ионной масс спектрометрии /Д. С. Кибалов, О. М. Орлов, С. Г. Симакин, В. К. Смирнов// Письма в ЖЭТФ ,2004, томЗО, вып. 21, С. 2126.

83. Технологические аспекты получения СБИС с диэлектрической изоляцией /Орлов О. М., Мурашев В. Н., Нестеров А. Э., Старицин В. К.// Электронная промышленность, 1990, N 4, С. 30 33.

84. Способ изготовления мощного сильноточного МОП транзистора / Красников Г. Я., Орлов О. М., Нечипоренко А. П.// Патент на изобретение N 2209490 от 27.07.2003, заявка на изобретение N 2002114026 от 30.05.2002.

85. Интегральная схема /Орлов О. М., Туляков В. С., Кононенко К. И.// А/С N 1389609 от 8 июля 1986 г.

86. Постоянное запоминающее устройство /Мурашев В. Н., Орлов О. М., Кокин В. Н., Кердивара Г. Я., Пастон В. В., Свистунов А. А.// А/С N L436734 от 4 января 1987 г.

87. Накопитель для постоянного запоминающего устройства /Мурашев В. Н., Орлов О. М., Казуров Б. И., Кокин В. Н., Нестеров А. Э., Свистунов А. А., Никитина Г. И., Овчаренко Е. Н. // А/С N 1468262 от 2 марта 1987г.

88. Инвертор /Орлов О. М., Мурашев В. Н., Панкратов А. Л.// А/С N 1475454 от 15 июля 1987 г.

89. Туннельный МОП транзистор с барьером Шоттки, его конструкция и область применения /Мурашев В. Н., Орлов О. М., Приходько П. С., Календин Д. А., Удалов В. А.// Совещание КРЕМНИЙ-2004. Иркутск, 59 июля 2004.Сборник тезисов, С. 202.

90. Исследование ВАХ туннельного транзистора с барьером Шоттки /Орлов О. М., Мурашев В. Н.// Совещание КРЕМНИЙ-2004. Иркутск, 5 9 июля 2004. Сборник тезисов, С. 204.

91. Полевой транзистор с дополнительной п/п областью перспективный прибор СБИС /Красников Г. Я., Орлов О. М., Мурашев В. Н., Приходько П. С// Совещание КРЕМНИЙ - 2004. Иркутск, 5-9 июля 2004.Сборник тезисов, С. 199.

92. Бабкин С. И., Близнецов В. Н., "Разработка промышленной технологии РИТ поликристаллического кремния и нитрида кремния в установках. "Электроника ТМ 1104", Сборник трудов 1 НТК АООТ "НИИМЭ и завод Микрон", Москва, Зеленоград, 1988, стр. 208 - 210.

93. М. В. Черняев, Н. М. Манжа, С. А. Неустроев, "Пирогенное окисление со стабилизацией трихлорэтиленом", ВНИИМИ, научно-технический достижения № 2, Межотраслевой научно технический сборник, Москва, 1991, с. 32-33.

94. П. И. Жуков, М. В. Черняев, "Оптимизация процесса пирогенного окисления", Сборник трудов 1 НТК АООТ "НИИМЭ и завод Микрон",-Москва, Зеленоград, 1988, с. 256.

95. J. Appl. Phys., v.5, N12, 1983, pp. 687 690.

96. J. Appl. Phys., v.63, N5, 1988, pp. 1452 1464.

97. Davari В., Dennard R.H., Shahidi G.G. CMOS scaling for high-performance and low power - The next ten years. // Proc. IEEE, 1995, V.83, N4, pp. 595 -606.

98. Wong H.- S. P., Frank D. J., Solomon P. M., Wann С. H. J., Welser J. J. Nanoscale CMOS. // Proc. IEEE, 1999, V. 87, N 4, pp. 537 570.

99. Koji Eriguchi and Yukiharu Uraoka, Correlating Charge-to-Breakdown with .Constant-Current Injection to Gate Oxide Lifetime under Constant-Voltage

100. Stress, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 35 (1996), pp. 1535 1539.

101. H. Uchida, N. Hirshita, T. Ajioka. The effect of oxide charges at LOCOS isolation edges on breakdown. IEEE Transaction on electron devices. 1993, v. ED 40, N10, pp. 1818 -1822.

102. Degraeve R., Greaseneken G., Ogier J. L., Depas M., Roussel P. J., Maes H. E., "New insights in the relation between electron trap generation and the statistucal properties of oxide breackdown", IEEE TED, 1998, v. 45, N4, pp. 904-9011.

103. McPierson J. W., Mogul H. C., "Underlying physics of the thermochemical E model in describing low-field time-dependent dielectric breakdown in Si02 thin films", JAP, 1998, v.84, N3, pp. 1513 1523.

104. McPierson J. W., Bagly D. A., "Acceleration factors for thin oxide breackdown", JECS, 1985, v. 132, N8, pp. 1903 1908.

105. Тестовая структура и метод контроля субмикронных предельных размеров элементов на пластине /Орлов О. М.// Электроника, микро -и наноэлектроника. Сб. научн. Трудов. М.: МИФИ, 2005, С.48 - 50.

106. Патент США N 5298442, кл.437/40, опублик.1994 г.

107. Радиационно - термическая обработка ИС ОЗУ серии 537 РУ2 /

108. Ладыгин Е. А., МельниковА. А., Мурашев В. Н., Паничкин А. В.// Журнал «Технология и конструирование в электронной аппаратуре», 1997, №2, с. 34-36.

109. Першенков В. И., Попов В. А., Шолохов А. В. Поверхностныерадиационные эффекты в элементах интегральных микросхем. Москва. Энергоатомиздат, 1988 г.

110. Способ изготовления КМОП-структур. /Венков Б. В., Ладыгин Е. А., -Мурашев В. Н., Орлов О. М.// Заявка на авт. свидет. № 04155/20 от2005.1990 г.

111. Способ изготовления интегральных схем. /Венков Б. В., Ладыгин Е. А., Мурашев В. Н., Орлов О. ЪА.П Заявка на авт. свидет. № 04153/20 от 20.06.1990г., положительное решение.

112. Sah С, "Evolution of the MOS transistor -From conception to VLSI", Proc. IEEE, 1988, v. 76, pp. 1280 1326.

113. Fair R. В., "History of some early developments in ion- implantation technology leading to silicon transistor manufacturing", Proc. IEEE, 1998,v. 86,N1,p. 111.

114. Dennard R., "Field effect transistor memory", U.S. Patent 3387286, July 14, 1968.

115. Bondy P., "Moore's law governs the silicon evolution", Proc. IEEE, 1998, v. 86, Nl,p.78.

116. Crowder В., Zirinsky S., "Metal silicide interconnection technology A future perspective", IEEE Trans. Electron Devices, 1979, v. 26, N1, p. 369.

117. Ogura S. et al., "Elimination of hot electron gate current by lightly doped drain-source structure", Proc. IEDM, 1981, p. 651.134. -Rund R., Momose H., Nagakubo Y., "Deep trench isolated CMOSdevices", Proc. IEDM, 1982, p.237.

118. Wong S. et al., "Low pressure nitrided oxide as a thin gate dielectric for MOSFET's", J. Electrochem.Soc, 1983, v. 130, p. 1139.

119. Codella C, Ogura S., "Halo doping effects in submicron MOSFET'S device design", Proc. IEDM, 1985, p. 230.

120. Sun J. Y.C. et al., "0.5 pm-channel CMOS technology optimized for liquid-nitrogen- temperature operation", Proc. IEDM, 1986, p. 236.

121. Hillenius S. et al., "A symmetric submicron CMOS technology", Proc. IEDM, 1986, p. 252.

122. Мартынов В. В., Орлов О. М. "Подход к формированию п/п физической структуры.", Всесоюзная школа-семинар молодых ученых и специалистов методы искусственного интеллекта в САПР. Тезисы докладов, май 1990 г., стр. 161.

123. Функционально интегрируемые структуры /О. М.Орлов, Г. Я. Красников// Интеллектуальные и многопроцессорные системы - 2005. Материалы международной научно - технической конференции. Т. 1.Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005, С. 122 - 123.

124. Мощный сильноточный МОП транзистор /Г. Я. Красников, А. П. Нечипоренко, О. М.Орлов// Интеллектуальные и многопроцессорные системы - 2005. Материалы международной научно - технической конференции. Т.1 .Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005, С. 280 - 282.

Похожие работы

Электроника
05.27.00