1 新结构的提出
如图2所示,本文提出了一种新的体接触技术,该方法利用局部SIMOX技术,在晶体管的源、漏下方形成离Si表面较近的薄氧化层,采用源漏的浅结扩散,形成侧向体引出结构。未在此基础上,适当加大了Si膜厚度来减小体引出电阻,与以往方法相比,该方法具有较小的体-源、体-漏寄生电容,完全消除了背栅效应、体引出电阻随器件宽度增大而减小,体电阻可以随Si膜厚度的加大而减小,且不以增大寄生电容为代价等优点。因而,该器件能更有效地抑制浮体效应。而且,为形成局部埋氧层,该方法仅仅在工艺上增加了一块掩模版,其他的工艺流程跟标准的SOI CMOS工艺一致,因此该方法具有很好的工艺兼容性。
该结构可以利用低能量、低剂量局部SIMOX技术实现,为了在器件的沟道下方不形成BOX层,在氧离子注入时,利用Si02掩膜进行覆盖,掩膜采用RIE(reactive ion etching),根据形成的局部埋氧层的深度和厚度确定注入的能量和计量,注入完成后,在Ar+0.5%O2的气氛中进行高温退火数小时形成局部埋氧层。Y.M.Dong和P.He等人的实验结果验证了局部SIMOX技术在工艺上的可实现性,利用透射电子显微镜对样品的微结构进行观察,其源、漏下方的BOX层非常完整,BOX层的端口与多晶Si栅相对齐,间距略微大于栅的长度。整个单晶Si的表面非常平整,源漏区没有因为形成BOX层而抬高,也没有在退火过程中受到氧化而降低。表l为新型结构器件的主要工艺参数,其中:Tox为栅氧厚度;TSi为Si膜厚度;Tbox为埋氧层厚度;Tsdbox为源漏下埋氧层厚度;Nch为沟道掺杂浓度;Nsub为衬底掺杂浓度;Ldrawn为沟道长度;Wdrawn为沟道宽度;Xj为源漏结深。
2 模拟结果与讨论
采用ISE—TCAD模拟器对器件进行模拟并讨论模拟结果。体接触可在一定程度上抑制浮体效应。体接触的效果还与接触位置、器件的尺寸和工艺有关。如果体接触效果不好,漏结碰撞电离产生的空穴仍然会在体区积累,使得体区空穴浓度增大,体区电位升高,阈值电压降低,因而漏电流增大。图3为浮体器件、T型栅体接触结构和本文提出的新型体接触结构的输出特性、切线处空穴浓度和器件的转移特性曲线,三种结构工艺条件相同。由图3可见,本文提出的结构体区空穴浓度最低、阈值电压最高、没有kink效应发生,成功的抑制了浮体效应的产生。