CÔNG NGHỆ CMOS VÀ SOS

1.Công nghệ CMOS

Vi mạch CMOS là một cấu trúc gổm các tranzito MOS kênh p có chung đế với một tranzito MOS kênh n. Vì thế nó được gọi là tranzito MOS bù trừ. Nhờ cấu trúc đó, người ta đã thu được một bộ đào rất lý tưởng. Hình 1.1 cho thấy sợ đồ nguyên tắc của bộ đảo CMOS và cấu tạo của nó. Hai MOS cồ chung đê’ là bán dẫn loại N. Trên đế này người ta khuếch tán một vùng tương đối rộng và sâu; , nơi đó sẽ tạo nên MOS kênh n. Trong vòng p đó, người ta khuếch tán cực gốc s và cực dẫn D(N+). Tiếp đó khuếch tán cực gốc và cực dẫn cho MOS còn lại (P+). Sau đó người ta cho ăn . mòn bớt lớp SiO2 ở trên mặt kênh N và p, chỉ để lại một lóp mỏng và phủ lên đó một lớp Si3N4 sao cho đô dầy tổng cộng vào khoảng từ 20 đến 30 nm cho các MOS có chiều dài kénh nhỏ hơn lpm. Các cực làm bằng tungsten và các dây dẫh lối ra được phủ ở trên mạch để tạo chân cho vi mạch.

Mạch này hoạt động như sau: Khi thế lối vào ở trong trạng thái cao, thì VE = Vss‘; Do vậy, MOS kênh n dẫn (ON) còn MOS kênh p đóng (OFF). Thế lối ra bằng thế đất (trạng thái thấp), khi thế vào ở trạng thái thấp (bằng thế đất), thì MOS kênh n OFF còn MOS kênh p dẫn (ON); thê’ lối ra bằng thế Vssĩ tức là ở trạng thái cao.

Vì hai MOS này không dẫn một cách đồng thời, nên về phương diện lý thuyết, mạch không tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên, trong thực tế có dòng dò rất nhỏ và có sự tích điện và phóng điện của các điện dung ký sinh. Dòng này tăng với sự tăng tần số.

* Các đặc trưng điên của CMOS

  • Thế nuôi nhỏ: IV đến 5V tùy theo loại.
  • Thời gian truyền dẫn nhanh: <: 3ns trên cổng.
  • Tiêu thụ nàng lượng có thể loại trừ ở trạng thái nghỉ.
  • Khả năng chống nhiễu cao.
  • Thế nuôi duy trì: 2V
Hình 1.1 sơ đồ nguyên tắc và cấu tạo của CMOS
Sp: Cực gốc của MOS kênh p ; Tp tranzito kênh p; Dp: Cực dẫn của MOS kênh p; Tn: Tranzito kênh n; Dn: Cực dẫn cùa MOS kênh n; E: Lối vào; Sn: Cực gốc của MOS kênh n; S: lối ra.

2. Công nghệ SOS

Đó là công nghệ sản xuất các MOS trên đế saphir nên còn gọi là tranzito SOS. Như đã biết, người ta có thể tạo các lớp epitaxi trên các đế khác nhau vớiđiều kiện vật liệu làm đế có cùng cấu trúc trục tinh thể như của lớp epitaxi đó. Saphir và silic cùng có cấu trúc trục tinh thể diamant, vì vậy có thể ngưng đọng một lớp epitaxi của silic lên trên đế saphir, chính vì thê’ mới có tên gọi SOS (silicon over saphir). Tranzito SOS không nhạy cảm đối với các tia chiếu xạ bởi vì saphir không bị ảnh hưởng bởi các tia chiếu xạ như silic; Vì thế nó được ứng dụng rộng rãi trong quân sự, trong liên lạc không gian và trong điện tử hạt nhân. Tuy nhiên giá thành của các linh kiện loại này còn khá cao.

Hình 1.2 mô tả các giai đoạn để chế tạo một SOS. Người ta phủ một lớp ẹpitaxie từ silic dầy 1 μm trên đế saphir, sau đó lại phủ một lớp SiO2 (a)., Dùng quang khắc, chỉ giữ lại một phần SiO2 (b). Sau đó cho ăn mòn phần silic, chỉ để lại một đảo nhỏ silic ở trên đế (c). Tạo lớp oxit thứ hai phủ toàn bộ đảo silic (d). Dùng mặt nạ và quang khắc theo phương phầp kinh điển tạo được một tranzito Mos. Tạp chất p được thực hiện nhờ khuếch tán Bo. Lớp p này sau đó lại được phủ oxit. Cuối cùng là chế tạo cực cửa và các chân nối ra cho cực gốc và cực dẫn bằng nhôm (e). Bề dầy của lớp oxit nằm dưới cửa từ 30 đến 50nm. Như vậy sẽ được một M0S kênh p. Đối với các MOS kênh n thì lớp epitaxi pha tạp loại p nhờ Bo, còn lớp khuếch tán tiếp theo N được pha tạp với phốt pho.

3. Chế tạo một tranzito SOS bù trừ

Công nghệ SOS cũng rất quan tâm đến việc chế tạo các SOS bù trừ (Complementair SOS). Đây cũng là mạch gồm hai MOS có kênh n và p chế tạo trên cùng đế saphir.

Hình 1.3 là cấu,tạo của SOS loại này. Trong sơ đồ tranzito SOS p+ pp+ là loại làm nghèo, còn SOS N+PN+ là loại làm giàu. Đây là loại cấu tạo bất thường vì một MOS kênh p thường có cấu tạo PNP. Cấu trúc này cho ta một bộ đảo lý tưởng.

Các đặc trưng của CSOS

  • Chuyển mạch rẩt nhanh: 1ns/cổng.
  • Mức độ tổ hợp khả dĩ khá cao: độ dài của kênh < 1 μm.
  • Không nhậy với các tia phóng xạ và nhiễu.
Hình 1.3: cấu tạo của SOS bù trừ
Tp: SOS kênh p lấm nghèo; Tn:SOS kênh n làm giáu; Sp: Cực gốc của SOS kênh p; Gp: Cực cửa của kênh p; Dp: Cực dẫn cùa kênh p; Sn: Cực gốc của kênh n; Gn: Cực cửa cùa kênh n; Dn: Cực dẫn cùa kênh n.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *