微米沟道长度的自对准离子注入MOS管中载流子速度饱和的影响

如7.6.6节所讨论的，香农（Shannon）和比尔（Beale）应用离子注入技术制成了沟道长度极小高频率自对准n沟道绝缘栅 MOS场效应晶体管34。这些器件沟道长度大约等于3微米，显示出了限制器件最高工作频率的载流子速度饱和的影响。最近方（Fang）和克劳德（Crowder）76提出了已经成功地制出和运用了沟道长度为1微米的n沟道增强型离子注入MOS场效应晶体管的报告，而其电特性与前节讨论的载流子速度饱和模型所预示的一样。这种器件是将n+漏区和源区扩散到高电阻率p型（100）硅衬底上制成的。然后对每一个器件的沟道区进行低浓度硼注入（随后进行高温退火）以阻止硅表面漏耗尽区随漏极电压增加而扩展，因而在正常工作条件下，不致发生穿通。硼注入的深度小于扩散n*漏区和源区的结深，以减小漏一衬结电容。接着就是生长二氧化硅栅极绝缘物，并将宽度为1微米的薄铝电极置于扩散区之间，同时构成漏区和源区的铝接触。淀积铝层的厚度限制在大约5000埃，以便在实现腐蚀1微米的栅极长度时进行严格的尺寸控制。最后硅片用浓磷离子注入处理，从而完成有源沟道区和扩散n+漏区和源区之间的导线连接。随后在514°C下20分钟退火，使磷注入区表面电阻率降低到大约等于60欧姆/□。在3.0~7.5千兆赫范围内测量的情况说明器件在最高工作频率10到14千兆赫，同样具有增益。在稍低于4千兆赫时，增益观测值大约为9分贝。特别值得注意的是在典型工作条件下，这些器件中可以观测到载流子速度饱和现象，并且如前节所预计的一样，所得到的饱和漏极电流区的跨导大约与栅极电压和沟道长度的变化无关。在这样的器件中，临界横向电场强度大约为5×10*伏/厘米时，电子速度达到饱和。在室温条件下，沟道中电子得到的实际最大速度约为6.5×10厘米/秒。

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