Оксид ворот - Gate oxide

В оксид ворот это диэлектрик слой, разделяющий ворота терминал МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) от нижележащих выводов истока и стока, а также проводящего канала, который соединяет исток и сток при включении транзистора. Оксид затвора образован термическое окисление кремния канала с образованием тонкого (5-200 нм) изолирующего слоя из диоксид кремния. Изолирующий слой диоксида кремния образуется в процессе самоограничивающегося окисления, которое описывается Модель Дил-Гроув. Затем на оксид затвора наносится проводящий материал затвора, чтобы сформировать транзистор. Оксид затвора служит диэлектрик слоя так, чтобы ворота могли выдерживать от 1 до 5 МВ / см в поперечном направлении. электрическое поле чтобы сильно модулировать проводимость из канал.

Над оксидом затвора находится тонкий электродный слой из дирижер который может быть алюминий, сильно легированный кремний, а тугоплавкий металл Такие как вольфрам, а силицид (TiSi, MoSi, TaSi или же WSi ) или бутерброд из этих слоев. Этот электрод затвора часто называют «металлическим затвором» или «проводником затвора». Геометрическая ширина электродного проводника затвора (направление, поперечное току) называется физической шириной затвора. Физическая ширина ворот может немного отличаться от ширина электрического канала Используется для моделирования транзистора, поскольку боковые электрические поля могут оказывать влияние на проводники, которые не находятся непосредственно под затвором.

Электрические свойства оксида затвора имеют решающее значение для образования области проводящего канала под затвором. В устройствах типа NMOS зона под оксидом затвора представляет собой тонкий инверсионный слой n-типа на поверхности полупроводник p-типа субстрат. Он индуцируется оксидным электрическим полем от приложенного затвора. Напряжение Vграмм. Это известно как инверсионный канал. Это канал проводимости, который позволяет электроны течь от истока к стоку.[1]

Из-за чрезмерного напряжения оксидного слоя затвора режим отказа MOS-устройств, может привести к разрыву ворот или ток утечки, вызванный напряжением.

История

Первый МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или МОП-транзистор) был изобретен египетским инженером Мохамед Аталла и корейский инженер Давон Канг в Bell Labs в 1959 г.[2] В 1960 году Аталла и Канг сфабрикованный первый MOSFET с толщиной оксида затвора 100 нм вместе с ворота длина 20 мкм.[3] В 1987 г. Биджан Давари привел IBM исследовательская группа, которая продемонстрировала первый MOSFET с 10 нм толщина оксида затвора, используя вольфрам -вратная технология.[4]

Рекомендации

  1. ^ Основы твердотельной электроники, Chih-Tang Sah. World Scientific, впервые опубликовано в 1991 г., переиздано в 1992, 1993 (pbk), 1994, 1995, 2001, 2002, 2006, ISBN  981-02-0637-2. -- ISBN  981-02-0638-0 (PBK).
  2. ^ «1960 - Демонстрация металлооксидного полупроводникового (МОП) транзистора». Кремниевый двигатель. Музей истории компьютеров. Получено 25 сентября 2019.
  3. ^ Зе, Саймон М. (2002). Полупроводниковые приборы: физика и технологии (PDF) (2-е изд.). Wiley. п. 4. ISBN  0-471-33372-7.
  4. ^ Давари, Биджан; Тинг, Чунг-Ю; Ahn, Kie Y .; Basavaiah, S .; Ху, Чао-Кун; Таур, Юань; Wordeman, Matthew R .; Абоэльфото, О. (1987). «Субмикронный МОП-транзистор с вольфрамовым затвором и оксидом затвора 10 нм». 1987 Симпозиум по технологии СБИС. Сборник технических статей: 61–62.