Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/TI/A19860127Elc007.shtml

Предстоящий выпуск фирмой TI логических КМОП-схем с микронными затворами

Даллас. Компания Texas Instruments Inc. вскоре выпустит семейство усовершенствованных быстродействующих логических КМОП ИС с топологическими нормами 1 мкм. По своим скоростным характеристикам эти ИС должны сравняться с наиболее быстродействующими биполярными ИС на основе диодов Шотки. Впервые фирма TI приступила к выпуску усовершенствованных быстродействующих стандартных логических КМОП ИС в 1985г.1{Электроника, 1985, №11, с.21}, когда она, освоив технологию изготовления динамических КМОП ЗУПВ емкостью 1 Мбит с 1-мкм проектными нормами, начала приспосабливать эту технологию к производству логических ИС малой и средней степени интеграции.

Когда семейство логических ИС фирмы TI с 1-мкм кремниевыми затворами будет официально анонсировано (одновременно с объявлением о фирме, получающей право второго поставщика), технология их изготовления получит название EPIC (Enhanced Performance Implanted CMOS — технология КМОП ИС с улучшенными характеристиками, изготавливаемых методом ионной имплантации).

Появление EPIC — это результат большой работы, проводившейся инженерами фирмы TI, начиная с 1981г., с целью создания технологии динамических ЗУПВ с одномикронными затворами, которая была бы в равной степени пригодна для использования в технологическом маршруте изготовления высококачественных логических ИС. Грег Армстронг, управляющий работами по технологии КМОП ИС, проводимыми отделом перспективных разработок объединения полупроводниковых приборов фирмы TI, вспоминает: «Это требование привело к некоторым очень жестким ограничениям на процесс разработки ячеек мегабитового динамического ЗУПВ». Задача состояла в создании универсального технологического маршрута изготовления структур с 1-мкм затворами, в котором были бы собраны воедино все операции изготовления конденсаторов ячеек динамического ЗУПВ, с тем чтобы их можно было без труда исключить при изготовлении логических ИС.

Реализация концепции универсального технологического маршрута позволила бы обеспечить возможность изготовления на одной производственной линии как пластин логических ИС, так и пластин со структурами коммерческих ЗУ. При этом для изготовления пластин каждого типа потребуется проводить определенные технологические операции из общего маршрута.

Армстронг утверждает, что идея единого технологического маршрута принадлежит Мохану Рао, вице-президенту отделения полупроводниковых приборов, который является также ответственным за разработку перспективных приборов. Армстронг говорит: «Он заявил, что мы проводим наши процессы не в том порядке, в каком это надо делать. По его оценке, должно наступить время, когда роль коммерческих приборов, выпускаемых крупными сериями, будет не так велика, а на первый план выйдет способность быстро вторгаться в различные узкие секторы рынка сбыта благодаря обладанию унифицированной технологией. Поэтому он решил создать такую технологию». Первой реакцией многих инженеров-технологов фирмы TI на данное предложение было опасение, что этот проект будет нацелен на слишком большое число промышленных типов ИС.

При обработке пластин со структурами логических ИС из унифицированного процесса EPIC могут быть исключены технологические операции, которые необходимы
При обработке пластин со структурами логических ИС из унифицированного процесса EPIC могут быть исключены технологические операции, которые необходимы только для изготовления динамических ЗУПВ, входящих в серию 1-мкм КМОП-схем фирмы TI.

«Оказалось, что задача весьма сложна, так как последовательность технологических операций изготовления конденсаторов в динамических ЗУПВ обычно включает в себя высокотемпературные процессы и термические циклы, которые влияют на диффузию и на другие структуры, расположенные на периферии кристалла»,— добавляет Армстронг.

Спустя четыре года после начала работ, появилась 1-мкм технология изготовления КМОП ИС, являющаяся перспективной с точки зрения объединения процессов изготовления широкой номенклатуры изделий, выпускаемых фирмой TI. Поначалу она была нацелена на изготовление логических БИС и СБИС. Но год назад инженеры-исследователи из лаборатории технологических процессов фирмы TI, попытались использовать одномикронную технологию для изготовления некоторых выпускаемых фирмой быстродействующих логических КМОП ИС серии 74. Армстронг говорит: «Тогда стало ясно, что этот процесс может быть применен не только для изготовления СБИС, таких как микропроцессоры и процессоры цифровой обработки сигналов, но его можно адаптировать и для изготовления ИС средней степени интеграции». Фирма TI в настоящее время пытается применить этот подход к технологическим процессам изготовления аналоговых схем и программируемых ПЗУ. Кроме того, предполагается использовать универсальный подход к КМОП-технологии и в самых последних работах, направленных на создание динамических ЗУПВ емкостью 4 Мбит с транзисторными ячейками, расположенными в глубоких канавках.

«Важно, чтобы при окончательном анализе все изделия были оптимизированы с точки зрения достижения наилучших рабочих характеристик,— добавляет Армстронг. — Однако при этом приятным сюрпризом оказалось следующее: процесс, полученный в результате разработки технологии изготовления динамических ЗУПВ, может быть использован и для изготовления логических СИС и СБИС. Это отчасти связано с тем, что, добиваясь получения одномикронных элементов, вы пытаетесь преодолеть те же самые фундаментальные ограничения, вытекающие из основных физических законов. Речь идет о квантово-механическом туннелировании через тонкие окисные слои, о сильных электрических полях, обусловленных горячими электронами, и о необходимости создания КМОП ИС с высокой плотностью упаковки, свободных от эффекта «защелкивания». Ожидается, что указанные проблемы будут сказываться еще в большей мере при переходе к субмикронным размерам.

Фирма TI в настоящее время готовит к выпуску новое семейство усовершенствованных быстродействующих логических КМОП ИС (advanced high-speed CMOS — AHC), состоящее из схем с малой степенью интеграции, СИС и нескольких моделей БИС. Технология EPIC будет использована также при изготовлении ряда СБИС, в том числе разрядно-модульных микропроцессоров, умножителей и Лисп-процессоров, разрабатываемых фирмой TI по заказу министерства обороны США.

Семейство логических ИС, изготовленных с помощью технологии EPIC, будет иметь задержки 2 нс/вентиль, т.е. такие же, как у серии выпускаемых фирмой TI усовершенствованных биполярных ИС с диодами Шотки и у конкурирующего семейства ИС FAST, выпускаемого фирмой Fairchild Semiconductor (Маунтин-Вью, шт.Калифорния). Технология EPIC была разработана с целью достижения эффективной длины затворов в диапазоне от 0,8 до 1 мкм. Потенциально она должна обеспечить достижение субнаносекундных времен задержки в расчете на вентиль. В процессе изготовления логических ИС формируются кремниевые затворы, а также структуры стоков и истоков транзисторов. При изготовлении ЗУ и логических ИС с более высокой плотностью элементов в целях обеспечения максимального быстродействия дополнительно вводится второй слой металлизации. Кристаллы, полученные с помощью технологии EPIC, характеризуются также наличием двухслойной эпитаксиальной подложки р- и р+-типа и структуры с двойными карманами, служащей для подавления эффекта «защелкивания».

Чтобы увеличить выход годных структур на начальном этапе производства, размеры транзисторных контактов в приборах типа AHC были увеличены до 1,5 мкм, так как в ИС с малой степенью интеграции и в СИС размеры кремниевых структур не столь критичны, как в динамических ЗУПВ с высокой плотностью упаковки. Длины затворов, однако, остаются на уровне 1 мкм для обеспечения высокого быстродействия.

Выпуская серию АНС, фирма TI намеревается конкурировать с усовершенствованными КМОП ИС фирмы Fairchild, выполненными на основе технологии FACT (Fairchild's advanced CMOS technology — усовершенствованная технология КМОП-схем фирмы Fairchild). Технология FACT служит для изготовления ИС с длинами затворов менее 2 мкм, двумя уровнями металлизации и одним уровнем поликремния. Как сообщил представитель фирмы Fairchild, в этой серии уже выпущено более 15 моделей ИС. Фирма RCA Corp. также заявила, что она начала поставлять образцы некоторых моделей ИС из своей серии FAST быстродействующих КМОП ИС, выполненных с 2-мкм проектными нормами [No.4, р.16].

Дж. Роберт Лайнбек

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 59, No.02 (735), 1986г - пер. с англ. М.: Мир, 1986, стр.11

Electronics Vol.59 No.03 January 20, 1986 A McGraw-Hill Publication

Electronics Vol.59 No.04 January 27, 1986 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ОБОЗРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Интегральные схемы





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/TI/A19860127Elc007.shtml