В.П.Попов, А.А.Французов, О.В.Наумова, Л.Н.Сафронов, М.А.Ильницкий, Б.И.Фомин, В.М.Кудряшов, Ю.В.Настаушев, Т.А.Гаврилова, Д.В.Щеглов, А.В.Латышев, А.Л.Асеев

Теоретически и экспериментально исследованы параметры разработанных и изготовленных в Институте физики полупроводников СО РАН экспериментальных 100 нм полевых КНИ КМОП транзисторов и тестовых интегральных схем на собственных структурах кремний-на-изоляторе. Длина поликремниевых затворов транзисторов около 100 нм (рис.1а,б) получена с применением электронной литографии. Низкие значения порогового напряжения (+ 0,5 В) достигнуты путем изотипного ионного легирования поликремниевых затворов n- и p-канальных КНИ КМОП транзисторов (рис.2а, б).

a)	b)
Рис. 1. СЭМ-изображения КНИ транзистора (а) и затворной перемычки из поликремния длиной <150 нм на толстом (530 нм) слое кремния КНИ структуры.

а)	б)	в)
увеличить рисунок	увеличить рисунок	увеличить рисунок
Рис.2. а),б) сток-затворные характеристики р- и n-канальных КНИ-КМОП транзистора до и после облучения в режиме On-Gate; в) дозовые зависимости сдвига порогового напряжения n-канальных КНИ-КМОП транзисторов, полученных с помощью: 1, 2 - оптической литографии Lg=0,5 мкм, 3,4 - электронной литографии Lg<0,2 мкм. Vds=0,15 В

Показано, что комплементарные транзисторы с длиной канала около 100 нм сохраняют свои параметры в сильных радиационных полях после экспозиции дозой гамма-квантов 10 Мрад. Изменение величины порогового напряжения для считающегося наиболее опасным режима (on-gate) в n-канальном транзисторе не превышает +10 мВ при пороговом напряжении 600 мВ (Рис.2 б,в). Изменение величины порогового напряжения для p-канальных транзисторов обусловлено накоплением положительного заряда, тогда как изменение порогового напряжения для n-канальных транзисторов связано с накоплением отрицательного заряда в 4 нм подзатворном диэлектрике. Влияние заряда во встроенном диэлектрике КНИ структуры на параметры КМОП транзисторов минимизировано высоким легированием каналов (более 10¹⁸см^-3) и большим пороговым напряжением паразитных тыловых транзисторов (> 70 В). Показано, что знак и скорость накопления заряда в диэлектрических слоях КНИ КМОП транзисторов определяются величиной и направлением электрического поля в них в процессе облучения.

Малые изменения величин порогового напряжения в разработанных в ИФП СО РАН 100 нм КНИ КМОП-транзисторах открывают перспективы создания СБИС на КНИ структурах, работоспособных после облучения дозами ионизирующего излучения свыше 10 Мрад.