Complementary MOS transistors

• Published in: Solid-state electronics 1966-01, Vol.9 (10), p.991-1008
• Main Authors: White, M.H., Cricchi, J.R.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0038-1101; 1879-2405
• DOI: 10.1016/0038-1101(66)90075-X

The design, fabrication and evaluation of complementary n− and p-channel MOS transistors with enhancement-mode characteristics (i.e. normally off) are discussed in terms of their process technology. These structures are fabricated simultaneously on an epitaxial silicon layer, grown upon a (111) substrate, with threshold voltages of V TN = +1.5 V and V TP = −4.1 V for the same oxide thickness of t ox = 1000 A ̊ . The theoretical CV curves for the MOS system are used to evaluate the various fabrication processes such as, the chemical treatments, high temperature gas treatments, evaporation systems, etc. resulting in a reproducible surface state density of N ss = 7.0 × 10 11 / cm 2. The temperature-bias stability is discussed in terms of the shift in turn-on voltage V GSt and the use of a phosphorus-glass results in ΔV GSt of less than 50 mV for field strengths of 2 × 10 6 V/cm at a temperature of 150°C. Excessive phosphorus-glass results in a polarization of the gate dielectric. The electrical characteristics of the complementary MOST's are presented and discussed. La construction, la fabrication et l'évaluation des transistors MOS complémentaires à voies p et n ayant des caractéristiques à mode rehaussé (c'est à dire normalement en position de repos) sont discutées en termes de la technologie de leur processus. Ces structures sont fabriquées simultanément sur une couche de silicium épitaxiée développée sur une couche (111) ayant des tensions de limite de V TN = +1,5 V et de V TP = −4,1 V pour la même épaisseur d'oxyde de t ox = 1000 A ̊ . Les courbes theoriques CV du système MOS sont employées pour évaluer les divers procédés de fabrication tels que les traitements chimiques, les traitements à gaz de hautes températures, les systèmes d'évaporation etc. d'où en résulte une densité de surface d'état reproductible de N ss = 7 × 10 11/ cm 2. La stabilité de polarisation de température est discutée en terme du déplacement de la tension d'amorçage et l'emploi d'un verre phosphoreux réduit ΔV gst à moins de 50 mV pour des forces de champs de 2 × 10 6 V/cm à une température de 150°C. Un excès de verre phosphoreux produit une polarisation au diélectrique de porte. Les caractéristiques électriques des transistors MOS complémentaires sont présentées et discutées. Entwurf und Fabrikation von komplementären MOS-Transistoren mit n− und p-Channel, bei denen sich Inversion erst nach Anlegen einer gewissen Steuerspannugn einstellt, werden besprochen und die Auswirkung des