Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1984/D19840405Elc031.shtml

Малые кристаллы и соответствующая технология позволяют повысить быстродействие К/МОП ИС

Классическая технология изготовления К/МОП ИС серии 4000В с затворами длиной 7 мкм обладает многими положительными особенностями: высокой помехоустойчивостью, широким температурным диапазоном и малой величиной рассеиваемой мощности. Чтобы сохранить эти преимущества и повысить быстродействие К/МОП ИС на порядок величины, разработчики должны прежде всего уменьшить размеры элементов структур до 3 мкм или менее. Эти меньшие размеры элементов, характерные для новых логических К/МОП ИС серий HC и HCT, позволяют повысить быстродействие и снизить стоимость кристаллов. Однако уменьшение размеров элементов обеспечивается другими важными технологическими особенностями, среди которых следует упомянуть самосовмещенные поликремниевые затворы, поликремниевые межсоединения, окисная изоляция, тонкий подзатворный окисел и ионное легирование для прецизионного легирования каналов n- и p-типов с целью более жесткого контроля параметров структур (см. рисунок).

Технология создания К/МОП-структур с поликремниевыми затворами, содержащих p- и n-канальные приборы, расположенные на общей кремниевой подложке, в которой для транзисторов одного из типов проводимости созданы специальные карманы, только слегка напоминает классическую технологию создания приборов с металлическими затворами. Уникальные структуры при использовании технологии поликремниевых затворов удается создать благодаря тому, что границы n- и p-канальной диффузионных областей определяются пространством, занятым поликремниевыми затворами, создаваемыми до проведения диффузионных процессов. Затвор перекрывает области истока и стока очень незначительно, только на то расстояние, которое проходят примеси p- и n-типа в горизонтальном направлении при диффузии на малую глубину. При использовании этой технологии требуется меньшая площадь кристалла, чем в случае К/МОП-структур с металлическими затворами. Наиболее важным является то, что существенное уменьшение перекрытия затвором областей истока и стока позволяет обеспечить семикратное уменьшение емкостной связи такого затвора с истоком или стоком. Это в свою очередь позволяет существенно уменьшить активную емкость Миллера приборов и поэтому снизить время задержки логических сигналов. Для лучшей балансировки различия между подвижностями электронов и дырок при создании логических К/МОП ИС с поликремниевыми затворами длиной 3 мкм разработчики предпочитают использовать технологию с карманами p-типа вместо более новой технологии К/МОП с поликремниевыми затворами, в которой применяются карманы n-типа. Так как в технологии с карманами p-типа и 3-мкм каналами размеры p-МОП-транзисторов намного меньше, приборы, изготовленные по этой технологии, характеризуются меньшими средними емкостями. Такое положение меняется на обратное в случае СБИС, где в  ячейках памяти используются n-МОП-транзисторы, если быстродействие является критичным. Другой путь уменьшения размеров элементов на кристалле заключается в использовании между p- и n-МОП-транзисторами окисной изоляции, а не изоляции pn-переходами. Окисная изоляция позволяет избавиться от появления паразитных биполярных и паразитных МОП транзисторных структур. Меньшая толщина затворного окисла дает возможность повысить быстродействие. В классических логических ИС серии CD4000 толщина окисла под затворами составляет 0,1 мкм; в современных изделиях с поликремниевыми затворами она равна 0,05 мкм. Более тонкий окисел позволяет также снизить пороговое напряжение и увеличить токи стока внутренних МОП-транзисторов. Малые размеры стока и истока обеспечивают уменьшение емкости сток-затвор. В результате быстродействие логических ИС возрастает.

Дополнительным путем повышения быстродействия в логических МОП ИС с 3-мкм поликремниевыми затворами является селективное использование поликремния для соединения транзисторов друг с другом. В случае селективного использования поликремния для создания межсоединений при малой длине соединений можно использовать поликремний, обладающий удельным сопротивлением порядка 15—30 Ом-см. Если же речь идет о межсоединениях большой длины, то с целью повышения быстродействия их необходимо делать иа алюминия. Однако применение поликремния позволяет разместить схемы ближе друг к другу, уменьшить емкости и таким образом повысить быстродействие.

Родительская статья:

Быстродействующие логические К/МОП ИС начинают конкурировать с ТТЛ ИС в большинстве систем

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 57, No.07 (688), 1984г - пер. с англ. М.: Мир, 1984, стр.58

Electronics Vol.57 No.07 April 5, 1984 A McGraw-Hill Publication

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     К/МОП-технология





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:55 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1984/D19840405Elc031.shtml