Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Управляющий затвор перекрывает плавающий затвор и область канала. Толщина межзатворного и подзатворного диэлектриков (окись кремния) имеет обычные для МДП-технологии значения 0,07 ..0,12 Рис. 5.42. Структура и топсмогия запоминающего элемента ЗСППЗУ на л.канальи )(П.транзисторе с двуми полинремниевыми затворами — управляющим (УЗ)' плавающим (ПЗ): ! — мем э эср мй акэлектркк; 2 — лалэатэсркмй э электркк; а — тукэелькмй Лкэлек рк: Э- та етмй а сел. Э в аблэс ь эерекрмткэ алаэаюшкм эат ара астакааай ебластк ллэ сткрэкк анвар акк 128 мкм, а толщина туннельного окисла в области стирания значительно меньше (0,03...0,05 мкм).
Подобная конструкция довольно часто используется для построения ЭСППЗУ. Она не требует введения в схему ячейки памяти дополнительных транзисторов выборки, что существенно уменьшает площадь. Для программирования применяется инжекция электронов из п-канала в плавающий затвор. Для усиления инжекции канал сделан воронкообразным с уменьшаютцимся к области стока сечением. Программирование осуществляется одновременным подключением достаточных напряжений к стоку и управляющему затвору при заземленном истоке. В канале возникают горячие электроны, которые инжектируются в плавающий затвор (ПЗ) и изменяют пороговое напряжение МДП-транзистора.
Пороговое напряжение незапрограммированной ячейки равно приблизительно 1 В. В процессе программирования оно повышается до 8 В. При этом хранение «0» соответствует состоянию транзистора с незаряженным плавающим затвором. Считывание осуществляется дискриминацией двух состояний (()в=! В и ()п=8 В) с помощью считывающего импульса со стандартным напряжением 5 В, прикладываемого к управляющему затвору. Электрическое стирание информации, т. е. разрядка плавающего затвора, производится над областью истока, расположенной над плавающим затвором. Для этого импульс стирания амплитудой примерно +35 В прикладывается к истоку И, при этом управляющий затвор УЗ заземляется, а сток С остается свободным. За счет емкосхной связи в туннельном диэлектрике создается сильное электрическое поле, под действием которого осуществляется туннелирование электронов с плавающего затвора в исток по механизму Фаулера — Нордгейма.
На основе рассмотренных п-канальных МДП-транзисторов с двумя уровнями поликремния с тремя слоями тонкого окисла (подзатворный, межзатворный и туннельный) может быть спроектировано программируемое логическое устройство (ПЛУ) с электрически изменяемой конфигурацией, очень удобное для быстрого изготовления заказных логических микросхем. 3.7. КОНСТРУКЦИИ И МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕМЕНТОВ КОММУТАЦИИ В МДП-БИС В микросхемах на МДП-транзисторах в качестве элементов коммутации используют высоколегированные диффузионные шины с низкими значениями сопротивления. Эти шины изолированы от объема полупроводниковой подложки обратносмещенным р-и переходом (рис. 3.43), а сверху покрыты изолирующей пленкой 8!От, по поверхности которой прокладываются металлические проводя- 5 Зэк, вга 129 лс ж полоиреитптйиеолыоиреиноо г отборы Затборы Р(ДД б((ь" (31 !30 Рнс.
3.43. Элементы коммутации в понупровадннковой микросхеме на МДП-транзнсторах с алюминиевыми зат., ворами: т — еталлиааана ойратной стороны поллошкн; т- оиокрнсталли. несний кре ннй а-тина: г — пленка 5Ют, Ь вЂ” алшинннеаа» шина кои- утакин Рис. 3.44. Предельные вазможности различных систем металлнзацнн длн выпснсненнн знементов коммутации н затворов МДП-мнкросхем Т еоплабиие нетитлы — Р ~//~/~ Чистый, нагреб „обробптиа нп нппылиплюионой подлоино пуельнлн еблрудобонои Регоробпнныи плюиииой иогнетроинее рпсльтле- (2% недо,(%нреинол/ т ное иишено пента ни бЫС ио биь ф, ф Яегцюбонныо' барьерные несипльно ношеиеп ф':. алюминии ' металлы (уппанабаю ,, у(с системы благородны оло тутплпбиое иеитллаб у ыб,( б 3 у б б 7 б ширина гатбпрпб, ним Ширина пробабиоиаб, ини ьцие дор орожки (алюминий) в направлении, перпендикулярном рвению иффузионных шин.
При использовании в качеств е затворов поликристаллического кремния создзется ещ д ( р) ень разводки Для этого проводяуцие дорожки формируют и и дифф зионном или ионном легировании пленок поликрем л ния. У, ельное поверхностное сопротивление токов дущ е их сип<альпых , дел МпхП БИС еет следующее значение; для алюминиевых ин (0,05 Ом/П, для диффузионных шин ру-типа р,(50 Ом(' Ш " рт-- для диффузионных шин и -типа ра(10 Ом/С), дл е ,, ля шин из поликристаллического кремния р, 40 Ом/С). По мере того как минимальный размер элементов уменьшаеуся до микрометра и менее, возиика р ют новые т ебования к материалам и технологии создания разводки. П й.
наченные для создания затворов и соединяющих их реди з ки пленки поликристаллического кремния обл д шин разводки е нап яжение и ественными преимуществами: низкие пороговое напр суцьеств азво„ки и с контактно ое сопротивление с шинами других уровней р' д е к тых ст песта ыуическим кремнием, плавное перекрытие кру у — ПП вЂ” к емнек; стабильность границ раздела ППК вЂ” окисел, П К вЂ” кр ний; высокая азр я разрешающая способность литографических процессов. О не дорожек менее 2 мкм высокое сопротивлн ение ограничивает применение пленок ППК.
Усилия по снижению р, ППК методами легирования и термических рекристаллизационных обработок не дали существенных результатов: р, не удалось снизить больше чем до 10.,20 Ом/П, т Уменьшить сопротивление разводки можно, применив пленки т гоплавких металлов или их силицидов (рис. 3.44). ни имеют туг е х пленок ПК низкое р е поверхностное сопротивление; наносимые пов р ь азво ки. (рис. 3.45], они играют роль шунта поликремниевой шины р 3 д Металлические молибденовые или вольфрамовые шунты требуют нанесения защитного слоя, предотвращающего их от окисления. У вольфрамовых пленок при толщине 0,12 мкм ртж! Ом/ь).
Поскольу х мическое или иное травление пленок Мо и р)( — процесс сложный, а на заключительных этапах создания микросхем на МД трацзисторзх даж е нежелательный, разработаны методы селектив- ПК. ного осаждения е ~ я этих материалов на поверхность пленок К. Силициды тугоплавких металлов привлекают к себе все большее внимание как материалы для соединительных пр д п ово ников БИС и СБИС. Наиболее перспективны силицид молибдена и силицид ф ма.
Использованный для формирования затворов и рззвольфрама, л . енки 0,3 мкм имеет водки силицид молибдена М0515 при толщине пленки, . к ,=3,5 Ом/С). Столь низкое удельное поверхностное сопротивление позволяет уменьшить задержку из-за распределенных сопротивлений и емкостей в линиях связи примерно в десять раз по сравнению с задержкой, свойственной приборам с поликремниевымн затворами и разводкой. Рнс.
3.45. Коммутация в МДП БИС с нсполь. аованнем легированного полнкремння Га) н полнкремння с шунтом нв тугоплавкнх'переходных металлов ()тн', Мо) нлн нх снлнцндов (д); ! — «ренн»ела» оолло» ка, Л вЂ” пленка В«О«; Л вЂ” пленна полнкр о . ««о«о креннна; р — пле ка пере»о»на«о КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ИПОЛЯРНО-ПОЛЕВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МИКГРОСХЕМ 4.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОДНОКРИСТАЛЬНЫХ БИПОЛЯРНО-ПОЛЕВЫХ МИКРОСХЕМ )тр =)3 Ом(л и) РаогдлУо '6 При создании соединений между элементами БИС возникают собственные требования.
В первую очередь речь идет об устойчи-. вости к электромиграции при высоких плотностях тока, равномерном плавном перекрытии ступенек в слое диэлектрика, об устойчи-, вости к коррозии и о возможности хорошей приварки проволочных выводов. Оценки показывают, что при размерах элементов, характерных для сегодняшнего дня, алюминиевые сплавы обладают преимушествами. Однако с уменьшением ширины дорожек до 1 мкм существенную роль начинают играть три недостатка: ограниченные возможности алюминия с точки зрения пропускания через него тока, его недостаточно стабильный контакт с кремнием и его склонность к коррозии (см. также $ 2.10).
Любая возможная замена алюминия имеет свои недостатки, но вольфрам обладает наиболее перспективным сочетанием свойств. Вольфрам, по-видимому, будет наиболее перспективным металлом для создания разводки. Ни одно рассмотрение перспективной технологии создания разводки ие будет полным, если не уделить внимание диэлектрикам, разделяющим слои разводки.
Требования к этим диэлектрикам сформулировать легко: пленки не должны иметь значительных механических напряжений и должны быть устойчивыми к растрескиванию, они должны содержать минимум дефектов, обеспечивать гладкую поверхность. К методам сглаживания рельефа диэлектрических пленок, наносимых на металлические дорожки, проявляется значительный интерес. Предпочтение отдается низким температурам осаждения и отжига. Пленка должна быть барьером для переноса примесей и обладать низкой диэлектрической постоянной. В основном в качестве межслойных диэлектриков применяют пленки Б!От, осажденные из газовой фазы и из плазмы, а также пленки нитрида кремния, фосфоросиликатного и борофосфоросиликатных стекол.
К этому следует добавить полиимидные пленки, особенно с учетом того, что они позволяют улучшить планарность. !32 ЬГ емы, солержантие интегрированные на одном кристалле икросхемь, по конст уктивцо-технологи- б полярные и полевые транзисторы, по ру м ' исполнению классифицируют на содержащие иполярные ые и п тво ом т вяз~сторм б . рные и полевые с изолированным затвором тр. щие биполярные и п . им -и пе е- и на содержащие и биполярные и полевые с управляющ р- рт анзисто ы. полевые с изолированным затвором транзист р ходом и полевые з еляются на анало- Г!о ф нкциональному назначению они подра д ° можно вьшелить операционные усилители, негатроны, у ные каскады БИС и СБИС, повторители напряжении, аналоговые компагаторы, схемы выборки и хранения и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
