Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Полупроводниковые резисторы и конденсаторы ⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5
Диффузионный резистор – это полоска базового слоя с омическими контактами, полученная путем локальной диффузии. Рис. 15. Диффузионный резистор Сопротивление определяется по формуле: , , где Rs – удельное поверхностное сопротивление слоя. r - удельное сопротивление обьёмного диффузного слоя. При значении Rs=200Ом/ð максимальная мощность равна 0,1 Вт, при точности d = ±0,2%. a»1¸5мм, b»10¸15мкм, эти значения ограничиваются возможностями фотолитографии. Для данных типовых значений максимальное сопротивление равно 20кОм. Для повышения значения сопротивления изготавливают зигзагообразные конструкции с числом петель N=3. При этом обеспечивается Rmax=50-60кОм, но погрешность составляет 15-20%. Погрешность определяется неточностью процессов диффузии и фотолитографии. Сопротивление таких резисторов зависит от частоты т.к. присутствуют паразитные ёмкости. Для получения малых номинальных сопротивлений используется низкоомный эпитаксиальный эмиттерный слой (Rs=5-15Ом/ð, d=5-20% и Rmin=3-5Ом). Ионно-легированный резистор получают локально-ионной имплантацией примесей, толщина слоя 0,2-0,3 мкм, Rs=10-20кОм/ð, Rmax=300кОм, d=±5-¸10%. Здесь p-область создается диффузией, а n-область – локально-ионной имплантацией примесей. Рис. 16. Ионно-легированный резистор
Диффузионный конденсатор – это ёмкость созданная на границе обратно смещенного p-n перехода (коллектор - база)
Рис. 17. Диффузионный конденсатор
Емкость диффузионного конденсатора определяется по формуле: , где С01, С02 удельная ёмкость донной и боковой части p-n перехода. Оптимально, когда a=b, то С01 > С02. С01=150пФ/мм2; С02=пФ/мм2 При использовании эмиттерного перехода Cmax в 5-7 раз больше из-за большей удельной ёмкости p-n перехода. Недостаток заключается в том, что ёмкость зависит от напряжения приложенного к переходу и имеет малую добротность и работает в строго определенной полярности. Конденсаторы метал-оксид кремния-полупроводник (МОП) – это конденсаторы, нижняя обкладка которых является сильно легированным n+-слоем (слой с низким удельным сопротивлением), а верхняя обкладка – это слой напыленного алюминия. Рис. 18. МОП конденсатор
Толщина слоя диэлектрика (SiO2) = 0.12-0.05 мкм. Ёмкость определяется как и составляет 350¸650 пФ/мкм. МОП конденсатор работает при любой полярности, но его ёмкость зависит от напряжения и от частоты (ёмкость мала при высоких частотах >2МГц).
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.
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.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 151; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.189.180.76 (0.008 с.) |