Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Сагу Б Мау апс1 31шоп М. Бзе, Рцпс)ашепФа1в о1 Беппсопс1псФогз ЕаьПсаиоп, ЛоЬп %Пеу Вс Яопз, 1пс. (2004). 2. ВлсЬагс1 Я. МцПег, ТЬеос1оге 1. Кахпшз апс) Мапвпп СЬап, Речке Е1ес- 1гоп1св Гог 1пСераСес1 С1гсп11з, ЛоЬп Ъ'Пеу й Бонз (2003). 3. ТЬеос1оге Е. Веяла, Е1есФгоп1сз Речкев апс1 С1гсшсз, Уп1чегва1 Воо1с йаП, Ь?ещ Ре1Ь1, 1988 [ог1рпа1 рцЫ1саиоп: ВеП Вс НочеП Сошрапу (1986)). Вопросы Что общего и в чем разница между производством ИС и производством дискретных приборов? Почему для производства ИС не используют германий? 8.2.
8.3. Какие параметры СзАв привлекательны для производства современных ИС? 8.4. Почему для производства ИС наиболее широко применяется кремний? 8.5. Почему для производства ИС требуется кремний чистоты 7 девяток и выше? 8.6. Как получают кремний приборной чистоты? Сравните методы выращивания кристаллов: Чохральского и плавающей зоны. 8.8.
Что такое планарная технология производства ИС? 8.9. Назовите процессы, применяемые при производстве ИС. 8.10. Какова роль окисного слоя (слоя ЯОз) при производстве ИС? 8.11. Что такое МОП-конденсатор? 8.12, Как р.н-переход в ИС используется квк конденсатор? 813.
Какими способами можно на кристалле сформировать резистор? 8.14. Кратко расскажите об электронно-лучевой литографии. 8.15, Кратко расскажите о процессе плазменного травления. Задачи 8.1. Поверхностное сопротивление диффузионного р-слоя составляет 200 Ом/П. Вычислить толщину слоя в микронах, если удельная проводимость р-материала 25 См. см с.
Отлет: Толщина 2 мкм. ~~~236 Глава 8. Производство интезральных схем 8.2. Длина полоски резистора р-типа между двумя контактными р-участками с хорошей проводимостью равна б мкм. Ширина резистивной полоски 1 мкм, толщина 1 мкм. Требуемое сопротивление 2 кОм. Определить, какими должны быть поверхностное сопротивление и удельное сопротивление материала при зтих условиях. Ответ: поверхностное сопротивление 400 Ом/П, удельное сопротивление 0,04 Ом см. ГЛАВА 9 ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Полевые транзисторы являются вторым поколением транзисторов после биполярных транзисторов. Принцип действия этих транзисторов различен. В биполярном транзисторе, как бь|ло показано в гл.
3, функционирование зависит от переноса неосновных носителей через узкую область базы. А действие полевых транзисторов основано на управлении основными носителями в канале приложенным напряжением или приложенным полем. Таким образом, полевые транзисторы — управляемые напряжением униполярные приборы, имеющие намного больший входной импеданс, чем биполярные транзисторы. Существует два типа полевых транзисторов: — полевые транзисторы с р-о-переходом; — полевые транзисторы со структурой металл — окисел — полупроводник или МОП-транзисторы. Возможны и другие структуры. Оба типа полевых транзисторов производятся как дискретные приборы, так и в составе интегрзльн:ых схем. В настоящее время МОП-транзисторы наиболее широко применяются в цифровых интегральных схемах, потому что они могут функционировать как конденсаторы, как резисторы или как переключатели, не считая того, что они действуют и как усилители.
Темы, рассмотренные в этой главе: структура и принцип действия полевых транзисторов с р-о-переходом; структура МОП-транзисторов и образование канала; обедненный МОП-транзистор, его стоковые и передаточные характеристики; обогащенный МОП-транзистор, его стоковые и передаточные характеристики; сравнение биполярных и полевых транзисторов. ~~~238 Глава У. Полевые транзисторы 9.1.
Полевые транзисторы с р-ас~ереходом Полевые транзисторы с р-и-перехоЗатвор Область обеднення дом бывают двух типов — с и-ка- налом и с р-каналом. Сначала мы Р будем изучать полевые транзисторы с и-каналом. Распространение кон~о ""ввел г»' С „цепций на полевой транзистор с рканалом просто. Структура полевого транзистора с р-и-переходом пока.- зана на рис. 9.1. На двух сторонах полупроводниковой пластины и-твРис. 9.1. СтгзктУРа«»-канзльнсго поле па созданы две сильнолегированных ного транзистора с р-и-переходом р-области. Эти две р-области внутри соединены вместе и образуют один вывод, называемый затвором.
Два других вывода, как показано на рисунке, образованы на двух концах полупроводниковой пластины. Между двумя р-областями заков твора находится и-область, называемая каналом. На рис. 9.1 изображен и-канал. Естественные процессы дрейфа и диффузии заря- и 8 дов на р-и-переходе образуют облаlо л-канал сти обеднения на границе р-затвора и и-подложки. На рисунке показаны обе этих области. Для нормальной работы и-канального полевого ков ! транзистора с р-и-переходом внешний источник напряжения прикладывается так, чтобы сток был поРнс.
9.9. Стандартное смещенне и-ка- ложителен по отношению к истоку. пзльного полевого транзистора с р-п-переЭто напряжение вызывает ток, называемый током стока Х1», который протекает между стоком и истоком. Ток стока в и-канальном полевом транзисторе состоит только из электронов, исходящих из истока (отсюда название «исток»). Другой источник напряжения, подключенный между затвором и истоком, отрицательным полюсом к затвору, смещает р-и-переходы на каждой стороне канала. Схема изображена на рис. 9.2. Ширина областей обеднения зависит от величины обратно смещающего напряжения раз.
Если 1Ъз станет отрицательнее, области обеднения расширяются и проникают внутрь области канала, потому что область канала легирована намного слабее, чем р+ затворы. В результате канал становится уже. Исследуем, как будет меняться ток стока 1С при увеличении напряжения сток — исток Ъ'рю Предположим, что затвор накоротко соединен с истоком, так что об = О. При увеличении Урн ток стока будет линейно возрастать, как это и бывает с полупроводником при малых приложенных напряжениях. Ток стока следует закону Ома и 1п = Ъ'пя/Лпя, где йоб — СОПРОТИВЛЕНИЕ КаыаЛа.
ЧЕРЕЗ ПаРаМЕтРЫ КаНаЛа ЯПЯ МОЖНО ВЫ- разить следующим образом Ь Нпб = —, (9.1) оА' где Ь вЂ” длина канала, о — удельная проводимость и-полупроводника и А — средняя площадь поперечного сечения канала. Отметим, что распространение области обеднения в канале увеличивается при увеличении Упя. Ширина обедненной области больше (а канал уже) возле стока, чем возле заземленного истока (рис.
9.3) (будет объяснено ниже). Профиль области обеднения на рис. 9.3 можно объяснить падени- «е,=о ем напряжения вдоль канала, вызванным протеканием тока стока. Напряжение у вывода стока рав- И стк Сток и-канал но +$'ря по отношению к истоку, а вывод истока имеет потенциал земли. Напряжение на канале более положительно вблизи стока. Поэтому напряжение обратного смещения кое между р-затвором и и-каналом больше вблизи стока, что обуславливает Рис. 9.3. Сечение области обеднения. более широкую область обеднения При увеличении кол ширина канала вбливозле стока.
Напряжение канала па зи затвора уменьшается дает по мере приближения к истоку и, следовательно, область обеднения становится шире у истока, как это изображено на рис. 9.3. Если далее увеличивать Роя, две области обеднения коснутся друг друга возле стока, как показано на рис. 9.4, а. Это состояние называется отсечкой.
Напряжение стока роя, при котором происходит отсечка, называется напряжением отсечки рр. Следовательно, при отсечке ~арпб~ = (Ър( и переходы затвор-канал смещены обратно напряжением, равным — Ър. Напряжение отсечки — важный параметр полевого транзистора с р-о-переходом. Его величина зависит от уровней легирования и геометрических размеров прибора. 1„отрицательно у полевых транзисторов с кь-каналом и положительно у транзисторов с р-каналом (табл. 9.1). ( 240 Главе й.
Лолееые шранэисторы ак 1 ря! кое(шех) кое б) а) Рис. 9.4. При определенном напряжении Уое две зоны обеднения соприкасаются вблизи стока (а). Стоковая характеристика при Усе = О. Отметим, что выше Ърясе >происходит пробой (б) Таблица 9.1. Вспомним, что область обеднения — область с высоким сопротивлением. Эти области наиболее широкие (и сужают канал) при (Упл! > )Ур~.
Это вызывает увеличение сопротивления канала. Поэтому ток стока перестает расти пропорционально Упс и начинает выравниваться. Ток достигает максимума при отсечке. Он остается почти постоянным при ~Упя ~ > ~Ур) из-за самоуправляющегося процесса. Если бы 1п начало расти вместе с Упя, то падение напряжения вдоль канала тоже бы увеличилось. Это вызвало бы дальнейшее расширение обедненной зоны (две обедненные области смыкались бы на большей длине вдоль канала), что препятствует увеличению тока. В результате этого, по каналу течет постоянный ток. Это насьпценное (постоянное) значение тока стока обозначается 1ред, (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
