El transistor MOSFET es la estructura actualmente mas utilizada en la tecnologia microelectronica VLSI. Varias razones explican esta preeminencia. Primero es una estructura autoaislada eléctricamente no siendo necesario fabricar islas de material aisladas por unione. Este hecho permite colocar transistores MOS juntos en el chip con el consiguiente ahorro de espacio y de pasos de proceso. Segundo, puede ser fabricado en el en el substrato sin la necesidad de crecer costosas capas epitaxiales. Sin embargo cada vez se usan más las epitaxias para mejorar las características de funcionamiento de los dispositivos MOS. Finalmente es un dispositivo de alta impedancia por lo que su consumo de potencia es bajo. A continuación describiremos el proceso d
e fabricación de una estructura MOS básica: el transistor NMOS. Mencionar que continuamente aparecen modificaciones de esta estructura para diversas aplicaciones o mejora de características.
e fabricación de una estructura MOS básica: el transistor NMOS. Mencionar que continuamente aparecen modificaciones de esta estructura para diversas aplicaciones o mejora de características.
Proceso de Fabricacion de un transistor NMOS
La figura muestra el corte transversal de un MOSFET con canal n. Se observa la estructura n (fuente/zona roja) p (puerta/zona azul)) n (drenado/zona roja) típica de un transistor. La aplicación de tensión al electrodo puerta (zona amarilla) provocará una inversión superficial bajo el óxido de puerta (zona azul bajo puerta) creando un canal n que pondrá en contacto fuente y drenado (zonas rojas). (Field Effect Transistor FET).
Sección transversal de un transistor MOSFET con canal n
El proceso de fabricación de este dispositivo sería el siguiente.
1) Se parte de un substrato de silicio monocristalino tipo p de una resistividad » 5 W .cm y orientado según una dirección <100>
2) Se crece mediante oxidación térmica una capa de SiO2 de » 500 A de espesor seguido de una deposición de nitruro de silicio de » 1000 A
3) El área activa del dispositivo es definida mediante fotolitografía creándose un canal de parada por implantación de boro a través del óxido/nitruro
4) Se elimina el nitruro no protegido por la fotoresina y el wafer es introducido en un horno de oxidación con el objetivo de crecer el óxido de campo (Field Oxide, FOX, » 0.5-1 m m) y realizar la distribución del boro.
5) La capa óxido/nitruro es eliminada de la zona activa y a continuación se crece el óxido de puerta de algunos centenares de angstroms de espesor. En la tecnología punta actual el espesor de este óxido de silicio es de solo decenas de angstroms. Para ajustar la tensión umbral, tensión puerta-fuente por encima de la cual se produce el canal n y el dispositivo conduce, se implanta la dosis de iones adecuada en el canal
6) Se crece el polisilicio del electrodo puerta, zona amarilla en la figura, el cual es fuertemente dopado mediante difusión o implantación de fósforo hasta conseguir una resistencia de hoja de 20-30 W /—. Con el objetivo de reducir la resistencia del electrodo de puerta hasta » 1 W /• se utilizan los siliciuros ya explicados anteriormente.
7) Una vez definida mediante fotolitografía el electrodo puerta se crean la fuente y el drenado, zonas n+ rojas en la figura, mediante implantación de arsénico, » 30 keV » 1016 cm-2, utilizando como máscara el electrodo puerta
8) Deposición de una capa de PSG mediante CVD y posterior tratamiento térmico para conseguir una topografía suave
9) Proceso fotolitográfico de apertura de ventanas para contactos e interconexiones.
10) Deposición de capa de aluminio mediante sputtering y proceso fotolitográfico para la definición de contactos e interconexiones en la capa metálica. El contacto al electrodo puerta se realiza fuera de la zona activa del dispositivo para evitar posibles daños a la capa delgada de óxido de puerta.
En este proceso NMOS hay seis operaciones de crecimiento de película, cuatro pasos de fotolitografía, tres implantaciones iónicas y cuatro operaciones de ataque ahorrándose dos operaciones de fotolitografía y un proceso de implantación en comparación con el proceso bipolar básico.
Adriana Gabriela Trujillo
C.I.17863740
EES
SECC. 02
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