Оксид ворот
Оксид затвора — это диэлектрический слой, который отделяет вывод затвора полевого транзистора МОП-транзистор (металл-оксид-полупроводник) от расположенных ниже выводов истока и стока, а также проводящий канал, который соединяет исток и сток, когда транзистор включен. . Оксид затвора образуется в результате термического окисления кремния канала с образованием тонкого (5–200 нм) изолирующего слоя диоксида кремния . Изолирующий слой диоксида кремния формируется в результате процесса самоограничивающегося окисления, который описывается моделью Дила-Гроува . Затем на оксид затвора наносится проводящий материал затвора, образующий транзистор. Оксид затвора служит диэлектрическим слоем, так что затвор может выдерживать поперечное электрическое поле от 1 до 5 МВ/см , чтобы сильно модулировать проводимость канала.
Над оксидом затвора находится тонкий электродный слой, состоящий из проводника , который может быть алюминием , высоколегированным кремнием , тугоплавким металлом, таким как вольфрам , силицидом ( TiSi , MoSi 2 , TaSi или WSi 2 ) или сэндвичем из этих слоев. Этот электрод затвора часто называют «металлическим затвором» или «проводником затвора». Геометрическая ширина электрода проводника затвора (направление, поперечное потоку тока) называется физической шириной затвора. Физическая ширина затвора может немного отличаться от ширины электрического канала, используемого для моделирования транзистора, поскольку периферийные электрические поля могут оказывать влияние на проводники, которые не находятся непосредственно под затвором.
Электрические свойства оксида затвора имеют решающее значение для формирования области проводящего канала под затвором. В устройствах NMOS-типа зона под оксидом затвора представляет собой тонкий инверсионный слой n-типа на поверхности полупроводниковой подложки p-типа . Он индуцируется электрическим полем оксида от приложенного напряжения затвора V G . Это известно как инверсионный канал. Это канал проводимости, который позволяет электронам течь от истока к стоку. [1]
Чрезмерное напряжение оксидного слоя затвора, распространенная причина отказа МОП-устройств , может привести к разрыву затвора или к току утечки, вызванному напряжением .
При изготовлении методом реактивно-ионного травления оксид затвора может быть поврежден антенным эффектом .
История
[ редактировать ]Первый МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или МОП-транзистор) был изобретен египетским инженером Мохамедом Аталлой и корейским инженером Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году. [2] В 1960 году Аталла и Канг изготовили первый МОП-транзистор с толщиной оксида затвора 100 нм и затвора длиной 20 мкм . [3] В 1987 году Бижан Давари возглавил исследовательскую группу в Исследовательском центре IBM Томаса Дж. Уотсона , которая продемонстрировала первый МОП-транзистор с толщиной оксида затвора 10 нм , используя вольфрамовых затворов. технологию [4]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Основы твердотельной электроники , Чи-Тан Сах. World Scientific, впервые опубликовано в 1991 г., переиздано в 1992, 1993 (pbk), 1994, 1995, 2001, 2002, 2006 гг. ISBN 981-02-0637-2 . -- ISBN 981-02-0638-0 (пбк).
- ^ «1960 — Демонстрация металлооксидно-полупроводникового (МОП) транзистора» . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров . Проверено 25 сентября 2019 г.
- ^ Сзе, Саймон М. (2002). Полупроводниковые приборы: физика и технологии (PDF) (2-е изд.). Уайли . п. 4. ISBN 0-471-33372-7 .
- ^ Давари, Бижан ; Тинг, Чунг-Ю; Ан, Ки Ю.; Басавая, С.; Ху, Чао-Кун; Таур, Юань; Уордеман, Мэтью Р.; Абоэльфото, О. (1987). «Субмикронный полевой МОП-транзистор с вольфрамовым затвором и оксидом затвора 10 нм» . Симпозиум 1987 года по технологии СБИС. Сборник технических статей : 61–62.