6. mop ig elementai - vgtu grandynai... · 2009. 11. 18. · mop ig elementai. elektronikos...

MDP tranzistoriai pranašesni už dvipolius: jie paprasčiau suformuojami,

pasižymi didele į÷jimo varža, mažesniais triukšmais, yra atsparesni

jonizuojančiajai spinduliuotei.

MDP tranzistoriai, kaip žinome, esti dviejų tipų: su indukuotuoju kanalu ir su

įterptuoju kanalu.

MDP integriniuose grandynuose dažniausiai naudojami tranzistoriai su

indukuotuoju kanalu, kuriuose dielektrikas po užtūra – plonas silicio dioksido

sluoksnis. D÷l to šie integriniai grandynai dažniausiai vadinami MOP

integriniais grandynais.

Kadangi tranzistorių su p kanalais gamyba yra šiek tiek paprastesn÷ už

tranzistorių su n kanalais gamybą, pirmiausia buvo gaminami pMOP integriniai

grandynai. V÷liau juos pakeit÷ pranašesni nMOP grandynai. Juose n kanalo

pagrindinių krūvininkų – elektronų – judrumas didesnis. Kai didesnis judrumas,

kaip žinome, galima gauti didesnį tranzistoriaus perdavimo charakteristikos

statumą, geresnes dažnines savybes ir didesnę veikimo spartą.

nMOP tranzistoriai yra pagrindiniai MOP IG elementai.

ELEKTRONIKOS ĮTAISAI 2009

VGTU EF ESK [email protected]

1

Isolation of elementsMOP IG elementai



2

http://www.answers.com/topic/mosfet

MOP IG elementai



3

http://www.answers.com/topic/mosfet

MOP IG elementai



4

MOP tranzistoriaus su indukuotuoju n kanalu gali būti sudarytas tokiu

nuoseklumu:

1. Oksidavimas.

2. Ištakos ir santakos fotolitografija.

3. Ištakos ir santakos sričių difuzija.

4. Oksidavimas.

5. Fotolitografija. Atveriamos angos plono sluoksnio izoliacinio

sluoksnio po užtūra sudarymui.

6. Oksidavimas – sudaromas plonas tankus silicio dioksido sluoksnis.

MOP IG elementai



5

7. Fotolitografija – atveriamos angos ištakos ir santakos sričių

kontaktams.

8. Metalizavimas.

9. Metalo fotolitografija – selektyvus metalo sluoksnio ÷sdinimas.

10. Kontaktų atkaitinimas.

11. Pasyvavimas.

12. Kontaktinių aikštelių fotoligrafija.

MOP IG elementai

•Formuojant MOP tranzistorius, sudaromi ir kiti MOP integrinių grandynų elementai.

•MOP integriniuose grandynuose naudojama nedaug elementų tipų. Kaip varžiniai elementai

dažniausiai naudojami MOP tranzistorių kanalai. Tokie rezistoriai užima mažesnį plotą nei

difuziniai rezistoriai. Ryšiai tarp grandyno elementų dažniausiai būna galvaniniai, tod÷l

nereikia ryšio ir skiriamųjų kondensatorių. Kaip atminties grandinių talpiniai elementai

naudojamos talpos tarp MOP tranzistorių užtūrų ir puslaidininkin÷s plokštel÷s.

•MOP integrinių grandynų gamyba yra paprastesn÷ nei dvipolių integrinių grandynų gamyba.

Tod÷l gaminant tokių pat funkcinių galimybių MOP integrinius grandynus būna mažiau broko.

•Integriniai MOP tranzistoriai yra izoliuoti vienas nuo kito priešpriešiais įjungtomis pn

sandūromis. Kai nereikia izoliuotų sričių, daug geriau panaudojamas lusto plotas. Kadangi

MOP tranzistorius užima kelis kartus mažesnį plotą nei dvipolis tranzistorius, taikant MOP

technologiją pavyksta pasiekti didesnį integracijos laipsnį.

•Didel÷ MOP tranzistorių į÷jimo varža ir mažesnis užimamas plotas lemia tai, kad MOP

integrinių grandynų vartojamoji galia yra maža.

•Kadangi per MOP grandynų elementus teka silpnesn÷s srov÷s, tai elementų sujungimams

galima naudoti ne tik metalinius takelius, bet ir laidininkus, sudarytus naudojant n+ sluoksnį

arba polikristalinį silicį - yra didesn÷s galimyb÷s padaryti reikalingus sujungimus naudojant

mažiau metalo sluoksnių.

•D÷l aptartų priežasčių dauguma šiuolaikinių integrinių grandynų yra MOP grandynai.



6

MOP IG elementai



7

MOP integriniai grandynai buvo sukurti v÷liau nei dvipoliai. Tai l÷m÷

technologiniai sunkumai, kilę siekiant pašalinti nepageidaujamus paviršinius

reiškinius, sumažinti paviršinių lygmenų tankį ir sudaryti ploną aukštos

kokyb÷s dielektriko sluoksnį po užtūra.

Įveikus min÷tus sunkumus, pagamintiems pagal aptartą paprasčiausią

technologiją MOP integriniams grandynams vistiek būdingi trūkumai.

MOP tranzistorių veikimo spartą riboja kanalo ilgis ir parazitin÷s talpos,

susidarančios d÷l to, kad užtūros elektrodas iš dalies dengia ištakos ir santakos

sritis.

Minimalų kanalo ilgį lemia fotolitografijos galimyb÷s.

Užtūros persidengimas su ištaka bei santaka numatomas konstruojant

tranzistorių.

Dar vienas paprasčiausios technologijos trūkumas susijęs su tuo, kad

slenkstin÷ įtampa, kuriai veikiant po užtūra susidaro apgrąžinis sluoksnis

(kanalas), yra gana didel÷ (apie 2–4 V).

MOP IG elementai



8

http://www.engr.sjsu.edu/jfreeman/BasicMOS_files/image016.gif

MOP IG elementai

Sprendžiant savaiminio sutapdinimo ir slenkstin÷s įtampos mažinimo

problemas sukurta polikristalinio silicio užtūrų technologija.



9

Savaiminio sutapdinimo technologija

Norint sudaryti tranzistorius su trumpesniais kanalais buvo tobulinamos

litografijos technologijos. Parazitinių talpų tarp užtūros ir ištakos bei santakos

išvengiama taikant savaiminio sutapdinimo technologijas.

Tiksliai sutapdintą su užtūra kanalą galima sudaryti taikant jonų implantavimą.



10

Polikristalinių užtūrų technologija

1. Oksidavimas.

2. Fotolitografija.

3. Oksidavimas.

4. Polikristalinio silicio

nusodinimas.

5. Fotolitografija

6. Ištakos ir santakos

difuzija.

7. Oksidavimas.

8. Kontaktinių angų

fotolitografija.

9. Metalizavimas.

10. Metalo sluoksnio

fotolitografija.



11

http://www.aist.go.jp/aist_e/latest_research/2006/20060117/fig3.jpg

An SEM image of the upright-type double-gate MOS transistor

Siekiant padidinti veikimo spartą, trumpinami MOP tranzistorių kanalai,

panaudojamos medžiagos, kuriose didelis elektronų judrumas, HEMT

tranzistoriuose panaudojamos heterosandūros.

MOP IG elementai



12

Nanodariniams formuoti taikomi savaiminio formavimosi ir savaiminio

sutapdinimo principai.

Prof. R.Navickas Prof. S.Janušonis

MOP IG elementai



13

Isolation of elementsKMOP IG (CMOS ICs)

Svarbią MOP integrinių grandynų grupę sudaro grandynai su jungtiniais

MOP tranzistoriais, dar vadintini komplementariaisiais* MOP integriniais

grandynais (angl. CMOS IC – complementary MOS integrated circuit, rus.

КМОП ИС – комплементарная МОП интегральная схема). Juose

naudojamos nuosekliai sujungtų tranzistorių su n ir p kanalais poros.

KMOP integrinių grandynų gamyba sud÷tingesn÷, jų veikimo sparta -

mažesn÷, tačiau jie turi labai svarbų privalumą. Kai yra skaitmenin÷s

grandin÷s loginio nulio arba loginio vieneto būsena, vienas iš poros

tranzistorių esti uždaras. Taigi per tranzistorius praktiškai neteka srov÷ ir

nenaudojama maitinimo šaltinio galia.

*Lot. complementum – papildymas.



14

KMOP IG



15

http://www.answers.com/topic/integrated-circuit

KMOP IG



16

KMOP IG



17

CMOS IC



18

Isolation of elementsKMOP IG sudarymas SAS technologija



19

Isolation of elementsKombinuotosios technologijos

Mikroprocesorių, keitiklių ir kituose didel÷s integracijos

grandynuose tikslinga išnaudoti dvipolių ir MOP elementų

privalumus.

Sud÷tingų integrinių grandynų gamybai taikoma kombinuotoji

dvipolių ir MOP darinių (Bi-MOP, Bi-KMOP) technologija.



20

6. mop ig elementai - vgtu grandynai... · 2009. 11. 18. · mop ig elementai. elektronikos...

Documents