形成器件和集成电路(七) 集成电路材料与器件区别

因此，对于高性能栅极的需求就促使了多晶硅结构的诞生（参见下图）。三明治结构栅极是在晶圆的表面有一层薄氧化膜，而在薄氧化膜的上面又被多晶硅覆盖。多晶硅可以提供较低的功函数（较低的阈值电压）和可靠的多晶硅一氧化硅界面。在多晶硅的上层再覆盖一层新的难熔的金属硅化物。多晶硅的金属硅化物和多晶硅（与铝相比）有较低的接触电阻，而且还可以降低整个多晶硅三明治结构的方块电阻。

自对准硅化物栅极型MOS用多晶硅栅极结构的自对准工艺称为栅极自对准硅化物。下图表明了它的形成过程。这个工艺结合了多晶硅栅极和自对准的最佳特性。在多晶硅栅极周围是轻掺杂的源漏区。然后，在栅极上淀积一层二氧化硅，通过各向异性的刻蚀在栅极的两边形成侧墙（spacer）。在后续对源漏更高浓度掺杂工艺中，这些侧墙还可以起到离子注入掩膜的作用。对于在栅极下面较低掺杂浓度的“指尖”(finger)，我们叫它“轻度掺杂漏极扩展”(LDD），在沟道长度小于2um的工艺中，LDD是必须有的阎。离子注入之后，在多品硅上淀积难熔性金属。多晶硅和金属发生化合而生成硅化物合金。最后再把没有反应的金属从晶圆表面去掉。

以上所说的LDD工艺是指在源区和漏区放一个轻掺杂的“指条”。有的工艺设计是不对称的LDD结构，即只把它放在漏极。

扩散的MOS（DMOS）：DMOS是指一种扩散的MOS结构，（参见下图）。沟道长度是通过在同一开口处的两次扩散建立的。随着第二次扩散发生，第一次向边缘横向移动。第二次的功能是作为源，而晶圆的体半导体材料的功能是作为漏。两次扩散宽度之间的差是晶体管的沟道长度。DMOS结构特征是窄的并有良好受控的栅条宽度。

存储器MOS{MMOS）：MMOS这种结构可以使电荷相对永久地存储在栅极区域内。这是由于在晶圆和栅极氧化膜之间有一层薄的氮化硅（参见下图）。当栅极被充电存储数据时，氮化硅层就会捕获到它并且将它存储起来。这种类型的晶体管常用在非易失性的电路中，因为这种电路很重要的一点就是要防止记忆丢失（参见后面介绍）。

结型场效应晶体管{JFET）：结型场效应晶体管（参见下图）的结构与MOSFET的结构相似，但是它在栅极下面有一个结。在电路工作过程中，电流在扩散区域下方由源极流向漏极。当栅极电压增加时，电荷的耗尽区会向PN结的界面扩展。耗尽区将限制电流通过，而且随着耗尽区深度的增加，其对电流的限制作用就越强。

结型场效应晶体管与MOS晶体管的工作方式正好相反。在MOS晶体管中，当栅极电压增加时，电流会随着增加，而在结型场效应晶体管中，当栅极电压增加时，电流会减少。结型场效应晶体管是一个标准的砷化镓器件。这种晶体管是在N型砷化镓层形成的（这种砷化镓的下面是半绝缘的砷化镓晶圆，参见下图）。