Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

МОП и КМОП транзисторы




В настоящее время технология изготовления МОП и КМОП занимает лидирующее положение.

Сравнительные оценка характеристики параметров биполярных и МДП ИМС:

Таблица 3.

Характеристика и параметр Биполярные ИМС МДП ИМС
Площадь занимаемая транзистором на подложке (ср. значение) мкм2 2600-3800 130-200
Площадь занимаемая схемой (ср. значение) мм2 1,25 х 1,23 1,5 х 2,2
Максимальная степень интеграции (число элементов на одном кристалле) (2-5)*104 (1-5)*105
Быстродействие, МГц 1-50 1-20
Потребляемая мощность, мВт 5-30  
Задержка распространения, нс 5-20  
Помехоустойчивость, В 0,08-0,75 1,5-5
Нагрузочная способность    
Технология изготовления
А) количество диффузных процессов 3-4 1-3
Б) количество фотолитографических процессов 6-8 6-10

Комплиментарная пара в логике инвертор

Рис. 19. Комплиментарная пара

 

С начала 70-х годов развивалась технология РМОП ИС с металлическим затвором, затем они были заменены на РМОП ИС с кремниевыми затворами, а еще позже – на МОП транзисторы с кремниевыми затворами. Применение данных схем приводит к некоторым проблемам:

1) необходимость в ограничении рассеиваемой мощности;

2) необходимость уменьшения рабочих температур БИС, построенных на МОП транзисторах;

3) необходимость уменьшения восприимчивости ИС памяти к случайным сбоям;

4) повышение помехоустойчивости ИС.

 

Особенности МОП технологии:

В техническом процессе отсутствуют операции по изоляции технических структур. Весь процесс изготовления интегральных схем сводится к формированию МОП транзисторов и создания элементов между ними т. к. на МОП структурах можно реализовать резисторы и конденсаторы. Внутри схемы соединения выполняют с помощью материала затвора тем самым упрощая задачу многослойной разводки.

Размеры МОП транзисторов гораздо меньше биполярных транзисторов, что позволяет создать микросхему с высокой степенью компоновки.

Схема технического процесса изготовления интегральных схем МОП:

1) на n типа подложке осаждается эпитаксиальная пленка p типа толщиной 10мкм;

2) выполняется термическое окисление с образованием пленки SiO2 толщиной 1 мкм;

3) нанесение фоторезиста и получение определенного рисунка;

4) проведение разделений диффузии при донорной примеси на глубину эпитаксиальной пленки;

5) термическое окисление;

6) изоляция карманов p типа;

7) фотолитографическое получение защитной маски;

8) повторная диффузия донорной примеси для получения сильно легированных областей n типа;

9) окисление пластины и получение подзатворного диэлектрика толщиной 0,1 мкм;

10) фотолитография для получения рисунка окон и подомических контактов и травление;

11) термическое осаждение алюминия для омических контактов и затворов через трафареты;

 

Проблемы, возникающие при изготовлении МОП ИС:

1) Наличие SiO2 под затвором положительных и отрицательных зарядов.

2) Образование паразитных МОП транзисторов под металлической разводкой.

3) Возникновение перекрытия затвора с областями стока и истока (перекрытие приводит к увеличению ёмкостей затвор-исток и сток-исток, что ведет к снижению быстродействия).

Способы увеличения быстродействия МОП ИС:

1) Увеличение быстродействия за счет уменьшения ёмкостей перекрытия. Найдено решение – применение технологии самосовмещенных затворов. Идея технологии заключается в том, что слои стока и истока выполняются не до, а после выполнения затвора. При этом затвор используется в качестве маски.

2) Использование в качестве металлического затвора слой поликремния. Такой метод направлен на уменьшение порогового напряжения, для того чтобы уменьшить напряжение питания и рассеиваемую мощность.

Методы для уменьшения порогового напряжения (чем меньше пороговое напряжение, тем ниже напряжение питания схемы и потребляемая ей мощность):

1) Применение МОП транзисторов с кремниевыми затворами. U0 = 1¸2 В. Материал подложки и затвора одинаковый, следовательно разность потенциалов равна нулю.

2) Использование молибдена в качестве затвора (эффект тот же что и в первом случае)

3) Замена диэлектрика под затвором с SiO2 на Si3N4, у которого диэлектрическая проницаемость в 1,5 раза выше, следовательно уменьшится U0.

 

Преимущества КМОП технологии:

1. Логические перепады напряжения равны напряжению питания (требуется меньшее напряжение питания, чтобы перейти из одного состояния в другое).

2. Повышенная помехоустойчивость.

3. Меньшая потребляемая мощность (один транзистор открыт, другой закрыт и ток почти не течет).

4. Увеличился коэффициент усиления.

КМОП структуры изготовляются по планарно-эпитаксиальной технологии. Структуры МОП изготавливаются по самосовмещенной технологии.

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-07; Просмотров: 1031; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.014 сек.