第三讲 金属-氧化物-半导体集成电路

一、概述金属—氧化物—半导体场效应晶体管(MOSFET)发展至今似乎在单管的应用方面并不象先前所预料的那样广泛。原因之一,大概是可靠性(如栅击穿)未能得到彻底解决之故。但这一问题,在集成电路中并不突出。因为集成电路中能对输入端栅开路的器件,设计制作有效的保护系统。由于在集成电路中除输入端之器件的栅极悬空外,其余所有的器件之栅极都处于闭合回路之中,不易受外界电场的干扰。所以对MOS集成电     

金属-氧化物-半导体集成电路(三)

三、金属-氧化物-半导体集成电路的应用金属-氧化物-半导体器件逻辑电路的工作特点是:电源电压种类多,逻辑摆动范围宽。较之普通的双极型逻辑电路,共输入/输出电平和电源电压一般都低。金属-氧化物-半导体门典型的金属-氧化物-半导体门电路的作用,相当于一个电容器。当它处于高态或低态时根本不通电流,改变电平等于电容器经一个阻值适当高的电阻充电和放电。     

6N沟道金属-氧化物-半导体

一般的金属-氧化物-半导体集成电路(MOSIC),都是由P沟MOS晶体管构成的,但是P沟MOS集成电路有下述缺点: (1)传导载流子是空穴,所以迁移率低,开关速度慢; (2)由于电源电压是负的,所以不易与双极集成电路混用。与此相反,所用的器件都用N沟MOS晶体管构成的N沟MOS集成电路时有下     

互补型对称金属-氧化物-半导体集成电路

简单回顾一下金属—氧化物—半导体(以下简称“MOS”)绝缘栅场效应晶体管的一些基本特点。这些器件包含扩散在硅衬底上的两个电极(源和漏)。源和漏由有限的空间分离开,所以形成了一个多数载流子传导沟道。金属栅做在沟道之上并与之绝缘。 n型沟道器件一般在漏电源电位(V_(dd))、源和衬底地电位(V_(ss))下工作。如果给栅加上正电位,则在栅极和衬底之间产生一电场。由于电场必须终止在电荷上,电子通过衬底并且随     

金属-氧化物-半导体集成电路(七)

十一、金属-氧化物-半导体相联存贮器相联存贮器和可相联编组系统,在过去几年中日益被注意,由于大规模集成(LSI)工艺的发展而使生产这些固体电路组合元件成为现实,才得到对它们的承认。在说明相联存贮器原理中,我们用金属-氧化物-半导体晶体管的具有128个单元构成阵列的相联存贮单元作为     

金属-氧化物-半导体集成电路(六)

十、金属-氧化物-半导体随机存取存储器的性能目前,许多随机存取存储器都是速度、功率、封装和同步计时特性的不同结合,不久将采用大型和快速的随机存取存储器。有些新型存储器便于使用,且完全可与 5伏的双极逻辑相匹敌。其他的则需要大输入电压摆动、综合的同步计时、恢复循环以及输出端上的高速读数放大器。一方面,高速随机存取存储器要达到高速和低功率,必然引起外部的复杂性。另一方面是具有全译码、输出中间转换和读写控制逻辑的随机存取存储器。此存储器很简单,但速度和功率性能受影响。     

自对准栅金属-氮化物-氧化物-硅场效应晶体管

引言采用通常的晶体管制造工艺,要在单片上制出即使不是特别多的器件的大型矩阵已被证明是很困难的。这有好几个原因,其中最重要的原因是光刻中相继的腐蚀掩模精密对准中所固有的陷坑,以及在以后不易获得高质量的氧化层。本文的目的在于引入新的工艺概念以求彻底解决或尽量减少这些问题。这些概念涉及到以这样的方式来应用现有的材料和技术:在加工的每一步不要求很高精度并能达到自掩蔽的目的。这一方法的特点,一是利用在开始时所淀积的绝缘层,由于有不同的溶解度因此在腐蚀工序中能达到自掩蔽的目的;一是采用了淀积多晶硅工艺,它既作为自对准扩散掩模,又是理想的栅电极。这些器件工艺参数本徵化学控制的概念适用于多种类型的器件。我们将在下面用感应沟道,或增强型绝缘栅场效应晶体管(IGFET)模型来举例说明。     

氧化铝互补型金属-氧化物-半导体集成电路的制作

引言在金属—氧化物—半导体(以下简称“MOS”)器件中,作为栅绝缘层的介质薄膜是器件的主要部分,器件的工作和特性对其性能很敏感。因此在MOS工艺中着重于这层氧化物的制备。对于多数非临界使用的情况下,通常商用硅作栅氧化物的MOS器件及集成电路还是适用的。其工艺过程现已能较好地控制,并已相当地简化了。更多良好的试验结果也已获得,因此给低成本MOS电路的大规模集成电路(LSI)未来发展提供了保证。然而,对于某些较苛刻的要求,就遇到了两个可靠性方面的问题:(1)极微量的杂质在该薄膜中的迁移,特别     

利用FN振荡电流估计金属-氧化物-半导体场效应管Si-SiO_2界面宽度

利用聚合物材料研制出热光 Mach- Zehnder(MZ)型干涉调制器 ,单位相移为 1.5 3π/ (cm·℃ ) ,产生 π相移所需功率为 12 m W.热光开关的响应时间为 1.2 m s,消光比为 16 d B,接近实用水平 .并且讨论了热光相移在多种光电子器件中的应用     

利用FN振荡电流估计金属-氧化物-半导体场效应管Si-SiO2界面宽度

给出一种利用FN隧穿电流振荡来估计金属-氧化物-半导体场效应管的界面宽度的方法,数值计算的结果表明该方法可以精确而且方便地估计界面宽度,用这种方法估计得到的界面宽度在0.3nm左右.     

利用FN振荡电流估计金属-氧化物-半导体场效应管Si-SiO2界面宽度

给出一种利用FN隧穿电流振荡来估计金属-氧化物-半导体场效应管的界面宽度的方法,数值计算的结果表明该方法可以精确而且方便地估计界面宽度,用这种方法估计得到的界面宽度在0.3nm左右.     

互补型金属-氧化物-半导体逻辑电路的传递延迟时间和最佳设计

符号定义m:级数,y:输入端,二:输出端,Gm:由。级形成的栅,。山,。*二胃二*、。。林山,。,:、,史。‘人卜二,_肠压:几,电压幅度,价,晶体管的阂值电压,厂i:第‘级的输出电压,”尹=-时一栅电二*一导,u:一卜V‘晶体管:召:迁移率,夕‘==些粤竺第‘级的月 2 Ci~叭=瓦瓦弟级的时间常数第￡级的负载电容第i级的沟道宽度沟道长度(各级相同)漏扩散层长、源和沟道上的栅长卜示于图7 漏和栅的重合长度J沟道宽度之比.................……(25)(30)Ci: wt:Lt耘与气7i:2:标准的),值电容:CdP:p型扩散层的电容(每单位面积) C面:n型扩散层的电容(每单位面积…     

一个金属-半导体-金属光电探测器等效电路模型

本文提出了一个新的基于外端口直流、交流特性的金属-半导体-金属光电二极管(MSM PD)的等效电路模型,同时给出了直流模型和电容模型参数的物理含义,利用该模型得到的模拟结果和实测结果吻合很好。     

纳米金属-氧化物-半导体场效应晶体管的热电子发射和弹道输运模型

本文首先给出了SOI上纳米金属-氧化物-半导体场效应晶体管(NANO-MOSFET)的结构,它是一种非传统MOSFET.NANO-MOSFET源漏区采用金属,沟道采用本征硅,该结构避免了传统MOSFET的短沟道效应.利用一组基本器件方程式,我们模拟并分析了 NANO-MOSFET的基本特性.计算表明,NANO-MOSFET在一定范围内源漏电导受栅极电压显著调控,适用于各种数字电路,包括存储单元.另外,选取合适的直流偏置点,NANO-MOSFET可用作模拟小信号放大器.     

GaN基金属-半导体-金属探测器

采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长出非故意掺杂的GaN外延层,并在GaN层上制作Ni/Au肖特基电极形成金属-半导体-金属(MSM)结构的探测器.对探测器暗电流进行了测试分析,发现在大电压下老化以后暗电流减小,小电压下出现电流反向,经白光照射后能够恢复.光谱响应测量中发现带隙内368nm处有光电导性质的异常峰值响应,808nm的激光对其有明显的淬灭作用,并根据陷阱模型对这些现象做出了解释.     

GaN基金属-半导体-金属探测器

采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长出非故意掺杂的GaN外延层,并在GaN层上制作Ni/Au肖特基电极形成金属-半导体-金属(MSM)结构的探测器.对探测器暗电流进行了测试分析,发现在大电压下老化以后暗电流减小,小电压下出现电流反向,经白光照射后能够恢复.光谱响应测量中发现带隙内368nm处有光电导性质的异常峰值响应,808nm的激光对其有明显的淬灭作用,并根据陷阱模型对这些现象做出了解释.     

低噪声砷化镓金属-半导体场效应晶体管

用投影光刻法制出了在6千兆赫下最佳噪声系数为1.6分贝的砷化镓金属-半导体场效应晶体管(GaAs MESFET)。推出了计算最佳噪声系数的公式,得到的计算值和测量值非常一致。引言:本简讯的目的是报导在6千兆赫下测得噪声系数为1.6分贝、可用增益为11分贝的 GaAsMESFET。这种器件,当调至4千兆赫时,最佳噪声系数为1.0分贝。这些噪声系数,现在仍是4千兆赫和6千兆赫下获得的最低值。     

TOF-SIMS法研究金属-半导体界面

飞行时间二次离子质谱仪(Time of flight secondary ion mass spectrometry,TOF-SIMS)对所有元素具有极高的检测灵敏度,应用此方法研究了经550℃退火处理,Au/AuBe/Au与GaP金属-半导体的各元素强度分布特性,依次分析金属表面、金属层内、金属-半导体界面、半导体内部,使用O2+正离子与Cs+负离子分析Au、Be、O、Ga、P五类元素在各层内的强度,观察金属层与半导体界面内Be、O、Au、P峰位置的各元素SIMS图,表明在金属表面3~10nm内含有Au、Be、O、Ga、P元素,在金属内部,O元素在AuBe层有明显分布,在半导体材料GaP层内含有Be、Au元素,且Be的扩散深度比Au要深,在AuBe层及界面处用XPS分析化学组分。     

金属-半导体-金属光电探测器的瞬态特性分析

给出了金属—半导体—金属光电探测器(MSM—PD)高频特性的等效电路模型，在此模型基础上编写模拟分析程序，分析了探测器相关器件参数对器件截止频率的影响，为探测器与前置放大器的优化匹配提供了理论依据。