Ограничения уменьшения размеров МОП транзистора. (Лекция 2) презентация

Содержание

Зависимость выхода годных Y от минимального размера L м Y Lm

Слайд 1Ограничения уменьшения размеров МОП транзистора
Лекция 2

Слайд 2Зависимость выхода годных Y от минимального размера L м

Y

Lm

Слайд 3Закон сохранения выхода годных


 



Слайд 41. Ограничения, связанные с дисперсией размеров пыли Зависимость числа осажденных пылинок от

их размера



Долят
в общем
объеме
воздуха




R


Размер частицы

 

Т – технологический фактор

 

 

 

 

 

Слайд 5Зависимость числа осажденных пылинок от их размера


Доля
в общем
количестве
1/Rт т – технологический
фактор



Размер пылинки


R

Слайд 6Влияние размера дефекта и элемента на отказ ИС

Слайд 7Влияние размеров дефектов на степень интеграции ИС
(Поражающи)

Слайд 8Учет влияния дисперсии размеров дефектов на выход годных ИС.

Y = exp (- AэМD0 ).
Если D0 = D /lт где D – constant, l – минимальный топологический размер. т – технологический фактор,
и Аэ = l2N , где N – число квадратов со стороною l , определяющих площадь элемента и тогда
Y = exp (- l2NMD/lт ) = exp (- NMD/lт-2 )
Рациональный путь повышения М – увеличение значения технологического фактора - т!

Слайд 9 2. Приборные (параметрические ) ограничения

Слайд 10 Ограничения, связанные со смыканием областей ОПЗ истока и стока при уменьшении

длины канала

Слайд 11Зависимость ширины ОПЗ от концентрации примеси и напряжения смещения


 
 


4

3

2

1

0
 
2 В
5В

Слайд 12Логика закона масштабирования
?

Слайд 13Зависимость ширины ОПЗ от концентрации примеси и напряжения смещения


 
 


4

3

2

1

0
 
2 В
5В

Слайд 14Пороговое напряжение МОП-транзистора
 

 
 

Слайд 15Логика закона масштабирования
?

Слайд 16Пороговое напряжение МОП-транзистора
 

 
 

Слайд 17Логика закона масштабирования
?

Слайд 18Логика закона масштабирования

Слайд 19Влияние масштабирования на параметры ИС
 
K - коэффициент масштабирования,

Е - constant
 
Lk, Wк, Xок , Wмс, Hpn 1/k
Nп k
Uст 1/k
E 1 !
Iст 1/k ( на один транзистор)
tз 1/k !
P 1/k2 (на один транзистор) !
Ptз 1/k3 ( энергия затрачиваемая на операцию с 1 битом )
Rмс K ( при уменьшении лишь ширины дорожки межсоединений)
Cмс 1/k
Tз мс (Rм Cм) 1 !

Слайд 20График закона масштабирования

Слайд 21Ограничение графика закона масштабирования

Слайд 22

3. Физические ограничения


Подзатворный диэлектрик – основная проблема уменьшения размеров МОП транзистора

Слайд 23Зависимость величины туннельного тока через диэлектрик от напряжения на затворе
[2]

Слайд 24Зависимость ширины и длины канала от толщины подзатворного оксида кремния
(

2 )

Длина канала

Ширина канала

Слайд 25Изменение толщины подзатворного диэлектрика
Технологические поколения. мкм
Альтернативные диэлектрики
[2]
Альтернативный диэлектрик

Слайд 26 Использование альтернативных диэлектриков
Эффективная толщина подзатворного диэлектрика



Тэ = Тд кок / кд

Тэ - эффективная толщина подзатворного диэлектрика
Tд – толщина альтернативного диэлектрика
кд и кок - коэффициенты диэлектрической проницаемости альтернативного диэлектрика и оксида кремния

Слайд 27Влияние диэлектрической проницаемости альтернативного диэлектрика на физическую толщину подзатворного диэлектрика

Слайд 28Микрофотография структуры с оксидом гафния

Слайд 29Ограничения, связанные с потерей полупроводником диэлектрических свойств


 
 


4

3

2

1

0
 
2 В
5В
Зависимость ширины ОПЗ

от
концентрации примеси и напряжения смещения

Слайд 30Ограничения, связанные с потерей полупроводником диэлектрических свойств


p
n
Xопз

Слайд 31Электроперенос, ограничивающий масштабированное уменьшение толщины проводящих пленок
+

- t + -
tот = J-n
где tот - время до отказа ( час ), J – плотность тока ( А/см2), n - коэффициент ( 1 – при малом токе, 3 – при большом токе).

При J = 106 А/см2 , tот= 3 месяца.




Слайд 32Конструктивные особенности масштабируемой системы металлизации
Толщина металлизации не масштабируется!

Слайд 33Конструктивные особенности масштабируемой системы металлизации

Слайд 34РЭМ - фотография металлизированной разводки

Слайд 35Ограничения, связанные с отводом тепла
 

Слайд 36Предельные значения физических параметров








Слайд 37 График закона масштабирования с учетом физических ограничений

Слайд 38Ограничения уменьшения размеров традиционного МОП транзистора
[1]

Слайд 394. Технологические ограничения, связанные с процессом совмещения при литографии

Слайд 40Установка совмещения и экспонирования на участке фотолитографии

Слайд 41Таблица факторов, определяющих ПДР ( I = 3 мкм )
ПДР –

допуск на расположение элементов одного фотошаблона относительно другого, при котором параметры элементов ИС еще удовлетворяют требованиям ТУ

Слайд 42Масштабируемость ПДР
Для ячейки МОП ИС ЗУ ( l = 3

мкм, ПДР = 1,3 мкм )

Слайд 43Таблица факторов, определяющих ПДР ( I = 3 мкм )
ПДР –

допуск на расположение элементов одного фотошаблона относительно другого, при котором параметры элементов ИС еще удовлетворяют требованиям ТУ

Слайд 44Электроперенос, ограничивающий масштабированное уменьшение толщины проводящих пленок
+

- t + -
tот = J-n
где tот - время до отказа ( час ), J – плотность тока ( А/см2), n - коэффициент ( 1 – при малом токе, 3 – при большом токе).

При J = 106 А/см2 , tот= 3 месяца.




Слайд 45Конструктивные особенности масштабируемой системы металлизации

Слайд 46РЭМ - фотография металлизированной разводки

Слайд 47Причина немасштабируемости линии при литографии


М
Толщина пленки не масштабируется, что обуславливает постоянство

величины бокового подтравливания под маску определяющее ПДР.





ПДР

ПДР

Слайд 48Методы самосовмещения в технологии ИС
Self Aligned



PSA, APSA, NSA, QSA, SST, VIST. SWAMI. SICOS

Слайд 49Самосовмещение с разнотолщинной маской с использованием открытого травления



Самосовмещение «Полный эмиттер»

Традиционный маршрут

Критичная фотолито- графия

Диффузия фосфора

n

n

n

p

p

p

n

Открытое травление оксида

Диффузия фосфора


n

n

n

p

p

n

p

Слайд 50Влияние температуры и среды на перераспределение примеси при окислении кремния




(N в кремнии/N в оксиде)

Коэффициент
сегрегации

 




1017 см-3

ДА Нет
Инверсный канал


Слайд 51Инверсионный канал по краю кармана р-типа
[2]
1018
1017
1016
Латеральная диффузия бора

Рабочая

область транзистора

Инверсный слой

Охранная область

Р

Слайд 52
Распределение примеси по глубине при ионной имплантации
Концентрация
Глубина, мкм

Слайд 53Самосовмещение с разнотолщиной маской с использованием ионной имплантации


1018 1017

Ионная имплантация бора

Инверсный канал

Охранная
область

Самосовмещенная структура


p

Латеральная
диффузия бора

Слайд 54Самосовмещение с помощью твердой маски
Ионная имплантация бора
Ионная имплантация фосфора
п
п
п
р
р
П+

Слайд 55Самосовмещение с использованием электродов в качестве маски









Ионная имплантация бора
n
p
p

Слайд 56Самосовмещение с использованием легированного поликремниевого электрода


n+

Поликремний, легированный мышьяком
 
x
э-ф
хим

 
 
 

Слайд 57Самосовмещение с помощью «спейсеров»














Ионная имплантация фосфора
Ионная имплантация мышьяка
n
n
n
n
n+
n+
Конформное осаждение

и РИТ оксида кремния

Слайд 58Самосовмещение с использованием Lift off («взрывной») технологии
Жертвенный слой
Ионная имплантация бора
Осаждение оксида
Растворение

жертвенного слоя – «взрыв»

Ионная имплантация фосфора

Удаление оксида

n

p

n

p

n

p

n

 

p

 

n

p

Слайд 59Самосовмешение с использованием бокового подтравливания и «взрывной» технологии
жертвенный слой и оксид
Ионная

имплантация бора

Боковое подтравливание жертвенного слоя

Конформное осаждение оксида

Растворение жертвенного слоя – «взрыв»

Ионная имплантация фосфора

Удаление оксида

 

 

n

n

n

n

n

n

p

p

p

p

p

p

Слайд 60 Перекрестная металлизация

Фотолитографии
1. Вскрытие окон
под диффузию
2.Формирование
М1
3. Вскрытие окон
под контакты
4.Формирование
М2




p


p

n

M2

M1



















n

p

p

Слайд 61Самосовмещенный процесс создания перекрестной металлизации

В скобках специфические травители






Фоторезист
Нитрид магния ( перекисно-аммиачная смесь)
Пиролитический оксид кремния ( плавиковая кислота)
Полиимид ( кислородная плазма)
Термический оксид кремния ( плавиковая уислота)
Кремний ( п-типа)


Слайд 62Самосовмещенный процесс создания перекрестной металлизации

Последовательное

травление окон в слоях
и боковое подтравливание
в специфических травителях
и удаление фоторезиста



Слайд 63Самосовмещенный процесс создания перекрестной металлизации

РИО
алюминия















Растворение нитрида магния

( взрыв алюминия)

Слайд 64Самосовмещенный процесс создания перекрестной металлизации

РИО
нитрида
кремния
























Растворение оксида

кремния



( взрыв нитрида кремния и вскрытие окон под диффузию)




Слайд 65Самосовмещенный процесс создания перекрестной металлизации


Диффузия
бора

















Оcаждение алюминия










p
p
p
p
p
n
n





Слайд 66Самосовмещенный процесс создания перекрестной металлизации









Растворение полиимида
( взрыв алюминия)

Слайд 67Фундаментальные физические ограничения уменьшения размеров
[1]

Похожие презентации

Архитектура микропроцессора Intel и основные факторы, влияющие на его производительность 337
otchet 205
Решение задач с параметром графическим методом - один из аспектов подготовки к ЕГЭ 206
Медіа-освіта: електронні засоби навчання 390
Тема 3.Учет основных средств 240
Разработка и производство технических средств АСУ ТП Разработка программного обеспечения Проектирование программно-технических комплексов Изготовление программно-технических комплексов Шеф-монтаж и пусконаладочные работы Обучение Гарантийное и посл 290

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика