Pereche combinată în invertorul logic
Fig. 19. Perechea gratuită
De la începutul anilor 1970, tehnologia ICS RMS cu o poartă metalică sa dezvoltat, apoi au fost înlocuite cu IC-uri RMS cu porți de siliciu și chiar mai târziu cu MOSFET-uri cu porți de siliciu. Aplicarea acestor scheme conduce la unele probleme:
1) necesitatea de a limita puterea disipată;
2) necesitatea de a reduce temperaturile de funcționare ale LIC construite pe MOSFET;
3) necesitatea de a reduce susceptibilitatea IC-urilor de memorie la eșecuri accidentale;
4) sporirea imunității la zgomot a IC.
Caracteristici ale tehnologiei MOS:
În procesul tehnic nu există operațiuni de izolare a structurilor tehnice. Întregul proces de fabricare a circuitelor integrate este redus la formarea tranzistorilor MOS și crearea de elemente între ele, deoarece rezistențele și condensatoarele pot fi realizate pe structuri MOS. În interiorul circuitului, conexiunile sunt realizate cu ajutorul unui material de închidere, simplificând astfel problema cablării cu mai multe straturi.
Dimensiunea tranzistorilor MOS este mult mai mică decât tranzistoarele bipolare, ceea ce face posibilă crearea unui microcircuit cu un grad ridicat de aspect.
Schema procesului tehnic de fabricare a circuitelor integrate ale MOSFET:
1) un strat epitaxial de tip p cu o grosime de 10 μm este depus pe substratul tip n;
2) oxidarea termică este realizată pentru a forma o peliculă de SiO2 groasă de 1 um;
3) aplicarea unui fotorezist și obținerea unui anumit model;
4) realizarea secțiunilor transversale de difuzie la impuritatea donatorului la adâncimea filmului epitaxial;
5) oxidarea termică;
6) Izolarea buzunarelor de tip p;
7) prepararea fotolitografică a unei măști de protecție;
8) difuzia repetată a impurității donatorului pentru a produce regiuni de tip n puternic dopate;
9) oxidarea plăcii și obținerea unui izolator de poartă cu grosimea de 0,1 μm;
10) fotolitografia pentru a obține o imagine a ferestrelor și a subcontactelor și a gravurilor;
11) depunerea termică a aluminiului pentru contactele și închiderile ohmice prin șabloane;
Problemele apărute în fabricarea MOS IS:
1) Prezența SiO2 sub porțiunea de încărcări pozitive și negative.
2) Formarea tranzistorilor MOS paraziți sub cabluri metalice.
3) Apariția suprapunerii unui obturator cu zone de scurgere și o sursă (suprapunerea duce la creșterea capacităților unei surse de poartă și a unei surse de scurgere, care conduce la scăderea vitezei).
Metode pentru creșterea vitezei MOS IS:
1) Creșterea vitezei prin scăderea capacității de suprapunere. Soluția se găsește - aplicarea tehnologiei de poartă automată. Ideea tehnologiei este că straturile de scurgere și sursă sunt executate nu înainte, ci după executarea obturatorului. În acest caz, obturatorul este utilizat ca o mască.
2) Utilizați ca obturator metal un strat de polisiliciu. Această metodă vizează reducerea tensiunii de prag, pentru a reduce tensiunea de alimentare și puterea disipată.
Metode de reducere a tensiunii de prag (cu cât tensiunea de prag este mai mică, cu atât tensiunea de alimentare a circuitului este mai mică și puterea consumată de acesta):
1) Aplicarea MOSFET-urilor cu porți de siliciu. U0 = 1¸2 V. Materialul substratului și al porții este același, deci diferența de potențial este zero.
2) Utilizarea molibdenului ca obturator (efectul este același ca în primul caz)
3) Înlocuirea dielectricului sub poartă cu SiO2 pe Si3N4, a cărui constanță dielectrică este de 1,5 ori mai mare, deci U0 scade.
Avantajele tehnologiei CMOS:
1. Tensiunile logice sunt egale cu tensiunea de alimentare (necesită o tensiune de alimentare mai mică pentru a trece de la o stare la alta).
2. Creșterea imunității la zgomot.
3. Mai puțin consum de energie (un tranzistor este deschis, celălalt este închis și curentul aproape nu curge).
4. Câștigul a crescut.
Structurile CMOS sunt fabricate folosind tehnologia planar-epitaxială. Structurile MOS sunt fabricate de tehnologie de auto-înlocuire.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: