Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

MOS integrált áramkörök alkatelemei Elektronika I. BME Elektronikus Eszközök Tanszéke Mizsei János 2004.március.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "MOS integrált áramkörök alkatelemei Elektronika I. BME Elektronikus Eszközök Tanszéke Mizsei János 2004.március."— Előadás másolata:

1 MOS integrált áramkörök alkatelemei Elektronika I. BME Elektronikus Eszközök Tanszéke Mizsei János 2004.március

2 MOS technológia: a kezdetleges Al vezérlőelektródás MOS SGDSGD N hordozó Fém SiO 2 Si *összesen 4 maszkkal elkészíthető átlapolások

3 Poliszilicium gate-es önillesztő MOS technológia Vastag (field) oxid növesztése 1.Ablaknyitás az aktív zóna felett, implantáció V T beállítására (*1 maszk) 2.vékony (gate) oxid növesztés Aktív zóna: a tranzisztorok és a diffúzióból kialakított összeköttetések területének összessége (ahol áram folyhat a félvezetőben) Poliszilicium gate-es önillesztő MOS technológia

4 3.Ablaknyitás a gate oxidba (*2 maszk) a bújtatott kontaktusok számára (= kontaktus a félvezető és a poliszilícium között) Ez a technológiai lépés el is maradhat. Poliszilicium gate-es önillesztő MOS technológia

5 4. Poliszilicium felvitele a teljes felületre majd mintázása (*3 maszk) Poliszilicium gate-es önillesztő MOS technológia

6 5. Ablaknyitás az aktív zóna felett és diffúzió esetleg ionimplantáció: a gate és a vastag oxid maszkol, a bújtatott kontaktus nem! 6. Szigetelés az egész felületen (általában PSG = foszfor-szilikát-üveg) 7. Ablaknyitás (*4 maszk) a szigetelőn (a poliSi vagy a diffúzió fölött a kontaktusokhoz) Poliszilicium gate-es önillesztő MOS technológia

7 8.Fémbevonat és vezetékmintázat kialakítása (*5 maszk) 9.(6-7-8) ismétlődik a vezetékezés számának megfelelően (minden vezetékezés újabb maszkpárost igényel)

8 A korszerű MOS technológia: lokális oxidációval 0. lépés: Az aktív terület oxidáció (és p + diffúzió vagy implant) elleni védelme Si 3 N 4 réteggel, ezután p + csatorna stop a nem aktív területekre, majd szelektív oxidnövesztés. p + csatorna stop tartomány

9 Poliszilicium gate-es önillesztő MOS technológia további jellegzetességei Csatorna = aktív AND poliSi Vastagoxid, fieldoxid: mikrométer Csatorna stop: erős adalékolású tartományok a vastagoxid alatt Vékonyoxid: mikrométer Méretcsökkentés

10 MOS IC alkatrészek 4 MOS tranzisztor Elektron-mikroszkópos felvétel Felvétel optikai mikroszkóppal

11 MOS IC alkatrészek Nagyáramú MOS tranzisztorok Sok tranzisztor kapcsolódik párhuzamosan aktív zóna gate

12 Fém-oxid-félvezető (MOS) kapacitás A veszteségi ellenállás csökkenthető, ha a kondenzátor alsó elektródáját a hosszabbik él mentén, vagy mindkét oldalon kivezetjük. MOS IC alkatrészek: kapacitások

13 Kapacitások MOS áramkörökben fém-oxid-félvezető kapacitás Síkkondenzátor geometriájú A a keresztmetszet, t a dielektrikum vastagsága,  r a relatív permittivitása.

14 Poli-oxid-félvezető MOS kapacitás Mivel az inverziós réteg ellenállása nagy, célszerű körben kivezetni. Feszültségfüggő, csak akkor működik, ha kapcsain a feszültség nagyobb mint V T U C VTVT Kapacitások MOS áramkörökben

15 Kapacitások egy CMOS áramkörben A nagyobbik kapacitás értéke 4 pF

16 A vezetékek tulajdonságai Belső összeköttetések(a vezeték is alkatrész) Fémezésen (alumínium, réz) Poliszilícium rétegen (adalékolt polikristályos Si) (Source-drain) diffúzión Egyik megoldás sem ideális, mindegyiknek van szórt kapacitása és soros ellenállása A diffúzió és a poliszilicium ellenállása jelentős

17 Jelterjedés a vezetékeken Egyenáramú szempontból a vezeték ellenállás nem probléma (I g = 0 miatt), de tranziens körülmények között a működés sebességét csökkenti, ha a jelek időkésleltetéssel terjednek. x R C dx i u t U0U0 U=1(t)U 0 Gerjesztés: t=  Diffúziós egyenlet, Elosztott paraméterű hálózat: r=R/Lc=C/L a megoldás. Komplementer hibafüggvény

18 átlagos jelkésleltetés t L = ami alatt a kimenő jel a U o /  2 értéket eléri a távolság négyzetével, R  -tel és C fajl –al arányos   kerülni kell a hosszú vezetékeket  amit lehet, fémen kell összekötni Jelterjedés a vezetékeken

19 Gyakorlati példa: Számoljuk ki egy átlagos poliszilicium vezeték késleltetését. A vezeték négyzetes ellenállása R  = 50 , C fajl = 36 pF/mm 2, L = 0.25 mm. Megoldás

20 A korszerű MOS: CMOS


Letölteni ppt "MOS integrált áramkörök alkatelemei Elektronika I. BME Elektronikus Eszközök Tanszéke Mizsei János 2004.március."

Hasonló előadás


Google Hirdetések