Portal de Periódicos da CAPES

Complementary MOS field-effect transistors on high-resistivity silicon substrates

1969; Elsevier BV; Volume: 12; Issue: 5 Linguagem: Inglês

10.1016/0038-1101(69)90093-8

1879-2405

P. Richman,

Surface and Thin Film Phenomena

p-Channel enhancement mode MOS field-effect transistors have been fabricated on high-resistivity p-type (π) silicon substrates. A high off-state impedance can be achieved with zero gate voltage if the substrate resistivity is sufficiently high so that the p+π low-high junctions formed by the diffusion of the drain and source regions exhibit the desired rectifying characteristics. n-channel MOSFETs can also be fabricated on these high-resistivity π substrates. While the n-channel devices usually exhibit depletion mode characteristics, both n- and p-channel enhancement type MOSFETs can be simultaneously fabricated on a single substrate if Al2O3-SiO2 gate insulating layers are used and if QSS is kept sufficiently small. Selective gold-doping techniques can also be employed to achieve enhancement-type characteristics for both n- and p-channel devices. The channel lengths must be sufficiently large to eliminate SCL current flow from drain to source with zero gate voltage. By using techniques such as beam-lead interconnections or dielectric isolation, complementary MOS integrated circuits can be fabricated on a single substrate and only two diffusions are required. Additional advantages of this approach include extremely high carrier mobilities, very low threshold voltages for both units, and negligible variation of MOSFET characteristics with reverse substrate bias. Les transistors MOS d'éffet de champs, à canal p, de mode à “enrichissement” ont été fabriqués sur une matrice de silicon de haute résistivité, de type p (π). Une haute impédance en état de repos peut être réalisée avec zero tension de porte si la résistance de la matrice est suffisament grande de manière que les jonctions p+π bas-haut formées par la diffusion des regions du drain et de la source montrent les caractéristiques redressantes désirées. Les MOSFETs à canal n peuvent être aussi fabriqués sur ces matrices de type π. Tandis que les diapositives à canal n montrent normalement les caractéristiques de mode “dépletion” les MOSFETs à canal n et à canal p, tous les deux de mode “enrichissement”, peuvent être fabriqués en même temps sur une seule matrice, si les couches de Al2O3-SiO2 sont utilisées pour l'isolement de porte, et si QSS est maintenu suffisament petit. Les techniques sélectives de dopage de l'or peuvent être aussi employées pour réaliser les caractéristiques “d'enrichissement” pour les diapositives et à canal n et à canal p. Les longeurs des canals doivent être suffisament grandes d'éliminer la courant SCL du drain à la source avec tension de porte égale à zero. En employant des techniques telles que beam-lead interconnexions et l'isolement dialectrique, les circuits MOS complémentaires intégrés peuvent être fabriqués sur une seule matrice en n'éxigeant que deux diffusions. Les advantages suplémentaires de cette méthode comprennent: les mobilités des porteurs extrèmement élevées, une tension de porte très bas pour toutes les deux unités, et une variation négligeable des caractéristiques des MOSFETs avec polarization inverse de la matrice. MOS Feldeffekt Transistoren, vom p-Kanal Anreicherungsrandschicht Typ, sind auf hochohmigen p-leitenden (π) Silizium Substraten hergestellt worden. Eine hohe Ausschaltimpedanz kann bei Null-Steuerspannung erreicht werden, wenn der spezifische Widerstand des Substrates genügend gross ist, so dass der p+π Übergang, der bei der Diffusion der Quell-und Saugelektroden entsteht, die gewünschten Gleichrichtungseigenschaften zeigt. MOSFET's mit n-Kanal können ebenfalls auf diesen hochohmigen π Substraten hergestellt werden. Obwohl die n-Kanal Transistoren gewöhnlich Verarmungsrandschicht Charakteristiken zeigen, können n-und p-Kanal MOSFET's des Anreicherungsrandschicht Typs gleichzeitig auf demselben Substrate hergestellt werden, wenn Al2O3-SiO2 Isolationsschichten für die Steuerelektroden angewendet werden und wenn QSS niedrig genug gehalten wird. Selektife Gold- und Dotierungsmethoden können ebenfalls angewandt werden, um Charakteristiken vom Anreicherungsrandschicht Typ mit n- und p-Kanal Transistoren zu erhalten. Die Kanallänge muss genügend lang sein, um Raumladungsströme zwischen Quell- und Saugelektroden zu vermeiden, wenn die Steuerspannung null ist. Wenn man Methoden wie “beam-lead” Verbindungen oder dielektrische Isolierung anwendet, kann man komplimentäre MOS integrierte Schaltungen auf demselben Substrat herstellen, wobei man nur zweimal zu diffundieren hat. Zusätzliche Vorteile dieser Lösung schliessen höchste Beweglichkeiten, sehr niedrige Schwellenspannungen für beide Type und vernachlässigbare Änderungen der MOSFET-Charakteristiken bei Änderung der Sperrspannung am Substrate ein.