新型部分耗盡SOI器件體接觸結(jié)構(gòu)

圖4是T型柵接觸和新型體接觸結(jié)構(gòu)的輸出特性隨器件寬度變化情況對(duì)比。從圖中可以清楚地發(fā)現(xiàn)T型柵在器件寬度較大時(shí)，漏電流特性變化更加劇烈，kink效應(yīng)明顯，而新結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)kink效應(yīng)。這是因?yàn)殡S著器件寬度的增加，H型柵體引出電阻增大，kink效應(yīng)的觸發(fā)電壓逐漸降低。而新結(jié)構(gòu)采用的側(cè)向體引出結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的體電阻隨器件寬度增加而減小。因而，在器件寬度較大時(shí)，該結(jié)構(gòu)抑制浮體效應(yīng)的效果明顯。

由此可見，器件的體引出電阻的大小對(duì)浮體效應(yīng)的影響是至關(guān)重要的，為了有效抑制浮體效應(yīng)，較小的器件體電阻是很必要的。C．F．Edwards等人報(bào)道了體接觸電阻的一級(jí)近似計(jì)算公式

式中：Weff為有效溝道寬度；Leff為有效溝道長(zhǎng)度；NA為溝道摻雜濃度；up為載流子遷移率；TSi為Si膜厚度；ε0和εSi分別為真空介電常數(shù)和相對(duì)介電常數(shù)。由式(1)可知，體電阻Rb跟Si膜厚TSi成反比，加大Si膜厚度可以降低體電阻。但是，通常SOI器件的源端和漏端都是擴(kuò)散到埋氧層的，增大Si膜厚度會(huì)使器件源端和漏端與體區(qū)的接觸面積增大，致使體寄生電容增大，從而影響器件性能，寄生電容的增大也會(huì)延長(zhǎng)體放電的時(shí)間，不利于抑制浮體效應(yīng)，而且，較大的源漏結(jié)深可能引起穿通效應(yīng)。
本文提出的體接觸結(jié)構(gòu)可以解決這一矛盾。該結(jié)構(gòu)在源漏下面用低能量、低劑量注氧退火生成的局部氧化層，采用源漏淺結(jié)擴(kuò)散，源漏區(qū)面積小，體區(qū)寄生電容比較小，而且寄生電容不會(huì)隨著Si膜厚度的增加而增加。圖5是膜厚度對(duì)體區(qū)空穴引出速度RbCb的影響。從圖中可以看到，隨著器件厚度的增加H型柵的RbCb延時(shí)趨于飽和，而新結(jié)構(gòu)的延時(shí)隨著Si膜厚度的增加而減小。這和剛才分析的結(jié)果相符合。說明隨著器件寬度增加，H型柵結(jié)構(gòu)的體電阻Rb減小，但與此同時(shí)，體電容Cb增大，在而且Cb增加的幅度和風(fēng)減小的幅度一致，從而使得RbCb趨于飽和。而對(duì)于新體接觸結(jié)構(gòu)而言，電阻Rb隨Si膜厚度增加而減小的同時(shí)，體電容Cb并不改變，因此，RbCb隨Si膜加大而逐漸減小。以上的討論結(jié)果說明，該結(jié)構(gòu)可以在不增加寄生電容為代價(jià)的情況下，通過適當(dāng)?shù)脑黾覵i膜厚度的方法來減小體引出電阻，從而更好地抑制浮體效應(yīng)。需要注意的是，如果這種器件Si膜比較薄，由于采用側(cè)向體引出結(jié)構(gòu)，結(jié)深和局部埋氧層所占的空間導(dǎo)致體引出通道較窄，導(dǎo)致體電阻變大，這是不希望看到的，因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)，新結(jié)構(gòu)器件的Si膜厚度必需足夠大，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，250 nm Si膜厚度的新結(jié)構(gòu)器件和200 nm Si膜厚度的常規(guī)器件的體電阻大小相當(dāng)，這說明在其他工藝參數(shù)相同的情況下，新結(jié)構(gòu)器件的Si膜厚度要大于250 nm的情況下，其優(yōu)勢(shì)才會(huì)明顯。另外，在Si膜較厚的情況下可以考慮用逆向摻雜技術(shù)使體區(qū)雜質(zhì)濃度加大，進(jìn)一步減小體電阻。這就要考慮工藝對(duì)浮體效應(yīng)的影響，超出本文的討論范圍。關(guān)于工藝對(duì)浮體效應(yīng)的影響將在以后做進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論
本文提出了一種體接觸結(jié)構(gòu)，與其他體接觸技術(shù)相比，該方法的體引出電阻小，寄生電容小，體引出效果不受器件寬度的影響。并且可以在不增加寄生電容為代價(jià)的情況下，通過適當(dāng)?shù)脑黾覵i膜厚度的方法減小體引出電阻，從而更好地抑制浮體效應(yīng)。另外，由于源和漏的淺結(jié)擴(kuò)散，沒有達(dá)到SOI的BOX層，不會(huì)形成背柵開啟的溝道，因此，該結(jié)構(gòu)不存在背柵效應(yīng)。