MOSFET漏区-小型化(按比例缩小)的漏区原理及结构

MOSFET漏区

从前节讨论的NMOS制造工艺流程中可以看到，典型的MOSFET是一对称的器件，即源和漏是等同的，而且沿器件长度方向沟道是均匀的。原则上，源和漏的结构及沟道中的掺杂对于非对称工作来说可以优化，电路中除“传递”晶体管以外大部分器件都以非对称方式工作。MOSFET漏区。但是，目前，与这种优化相联系的工艺上的困难，从期望获得的好处来看还没有证明这是合算的，因此，对一种给定的工艺，在设计源和漏结构时，在不同的要求之间一定要有所兼顾。

与源区那边类似，掺杂薄层形成的漏区必须要浅，以防止过量的感应漏-电压对沟道电荷的控制。然而，对大多数设计得好的器件，在饱和区工作时，漏区这一边的串联电阻不是一个多么严重的问题，这是因为一般的MOSFET的ID～VDS特性曲线的斜率在饱和区通常是很小的，就是说，漏端电流并不强烈地依赖于漏的偏置电压。事实上，从器件的可靠性观点来看，掺杂剂量相对小一些，因而电阻更大一些对漏区更有利，因为它有助于吸收一些电势，否则电势存在于沟道中，将在那里形成很强的电场。MOSFET漏区。如5.6节所讨论的，沟道中的强电场要产生一些热载流子效应，会降低MOSFET的使用寿命。在这方面必须注意到，减小电路的工作电压将会同样改善可靠性。但是，在5.8节已经讨论过，由于各种实际的原因，恒电场换算一般是不可行的。

由于接近于恒电压换算的艰难，漏区结构的设计近来受到很大的关注。所有结构中的基本原则是一样的，就是，吸取一些电势到漏区中。一种比较典型的称作小掺杂漏区或LDD的结构示于图10.22。MOSFET漏区。注意到现在源区和漏区是用二次注入形成的，一次是与栅电极自对准的剂量较小的注入，一次是与定位膜自对准的大剂量注入。小剂量区的作用是提供一个浅的掺杂层，因为它是小剂量掺杂，能吸收一部分电势。大剂量区提供了低电阻率的通路到小剂量掺杂区。MOSFET漏区。因为这个区域离开沟道更远，它可以做得相对深些，器件工作时没有不利的影响。结深增加不仅叫降低薄层电阻，而且也可降低图10.20中接触电阻Rs1的值。

 结深增加后另—个明显的好处是金属与源区或金属与漏区的欧姆接触较容易制作，这是由于，当这样接触进行合金时，硅进入铝层籼铝进入硅中，可能造成金属的“尖峰”通过结，此尖峰会引起结漏电，而且在相对浅的扩散层中这种情况更普遍。MOSFET漏区。通过在铝与硅之间引进一个“势垒”，在以增加工艺的复杂性为代价之后，这一情况可以避免。但是，在接触区形成比较深的结常常是有利于生产产量。

已经提出了另外一种结构，它利用定位膜形成低电阻率的“硅化物”区域，如上节所述，但是，不难看出，源区这边存在的小剂量掺杂区常常导致较高的源区电阻。

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