Базовая КМОП-технология
курс лекций
лектор
профессор М.А.Королев
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Тенденции развития конструктивно-технологических решений при создании СБИС. (Лекция 1) презентация
Содержание
- 2. Лекция 1
- 4. Два колеса Человечества
- 5. Эдисон и его лампа (1879 год)
- 6. Диод Флеминга (1906 год)
- 7. Триод Ли де Фореста (1907 год)
- 8. Принцип работы электронной вакуумной лампы
- 9. Электронная вакуумная лампа
- 10. Миниатюрные «пальчиковые» лампы
- 11. Радиоприемник на электронных лампах
- 12. ENIAC – первый цифровой ламповый компьютер (1944год) 18000 ламп
- 13. Нереализованный «полевой транзистор» Лилиенфельда. Патент США
- 14. Принцип работы полевого транзистора
- 15. Точечный диод Шоттки (1940 год)
- 16. Патент В.Шокли на МДП- транзистор (1943 год)
- 17. Почему не работал МДП-транзистор
- 18. Открытие транзисторного эффекта (1947 год) В.Шокли, Д.Бардин, В.Браттейн
- 19. Биологический микроманипулятор на котором был открыт транзисторный эффект
- 20. Открытие транзисторного эффекта (1947 год) В.Шокли, Д.Бардин, В.Браттейн
- 21. Запись Д.Бардина с описанием транзисторного эффекта (1947 год)
- 22. Первый точечный биполярный транзистор (1947 год)
- 23. Празднование Нобелевской премии за изобретение транзистора( 1956 г )
- 24. Роль наших ученых В
- 25. Участок изготовления точечных транзисторов (1949 год)
- 26. Первый плоскостной биполярный транзистор (1951 год )
- 27. Первый плоскостной биполярный диффузионный транзистор (1958 год)
- 28. Участок диффузии ( 1957 год )
- 29. Изобретатели интегральной схемы – «чипа» Д.Килби и Р.Нойс
- 30. Первая интегральная схема на германии Джека Килби (1958 г) Нобелевская премия 2000 г
- 31. Первая интегральная схема на кремнии Роберта Нойса (1959 г )
- 32. Интегральная схема в корпусе
- 33. Структура интегрального биполярного транзистора
- 34. Структура МОП- транзистора
- 35. Почему не работал МДП-транзистор
- 36. Разработчики метода пассивации поверхности кремния оксидом М.Аталла М.Кант
- 37. Почему стал работать МОП-транзистор
- 38. Пороговое напряжение МОП-транзистора
- 39. Зарядовое состояние системы кремний-оксид Слон и семеро
- 40. Заряды в системе кремний-оксид кремния Na+
- 41. Первый МОП- транзистор (1960 год)
- 42. Первая МОП-интегральная схема 64 транзистора (Bell Laboratories 1962 год)
- 43. Первая отечественная МОП ИС более 60 транзисторов, (НИИМЭ. 1967 год)
- 44. КМОП - структура
- 45. Закон Мура
- 46. Влияние увеличения степени интеграции на параметры СБИС
- 47. Интегральная схема ПЗУ на всей пластине
- 48. Причины снижения выхода годных СБИС Выход годных
- 49. Образование случайных дефектов – паразитных отверстий в
- 50. Классическая задача статистики ( ячеек - N,
- 51. Модели выхода годных Для расчета выхода годных
- 52. Биноминальное распределение Если n – число дефектов
- 53. Распределение Пуассона При больших значениях N и
- 54. Выход годных При k = 0
- 55. Зависимость выхода годных от площади кристалла и
- 56. Зависимость выхода годных от площади кристалла и
- 57. Поражающие и не поражающие дефекты
- 58. Коэффициент поражаемости
- 59. Зависимость выхода годных от площади кристалла и
- 60. Выход годных Учет коэффициента
- 61. Выход годных Учет коэффициента
- 62. Пример расчета коэффициента поражаемости. Технологический маршрут
- 63. Параметры МОП ИС Для упрощения анализа и
- 64. Технологический маршрут Первая фотолитография
- 65. Технологический маршрут Первая фотолитография
- 66. Расчет коэффициента поражаемости для первой литографии Поражаемая
- 67. Технологический маршрут Вторая фотолитография – вскрытие
- 68. Технологический маршрут Вторая фотолитография – вскрытие
- 69. Технологический маршрут Третья фотолитография – формирование контактных
- 70. Технологический маршрут Третья фотолитография – формирование контактных
- 71. Расчет коэффициента поражаемости для третьей литографии
- 72. Технологический маршрут Четвертая фотолитография – формирование алюминиевой разводки n
- 73. Выход годных для МОП ИС
- 74. Закон сохранения выхода годных
- 75. Изменение степени интеграции, минимального размера и площади
- 76. Эволюция технологической нормы
- 77. Технологические поколения
- 78. 3D МОП- транзистор с двумя затворами
- 79. РЭМ-фотография 3D МОП-транзистора с двумя затворами Толщина
- 80. Зависимость выхода годных Y от минимального размера L м Y Lm
Лекция 1 Тенденции развития конструктивно-технологических решений при создании СБИС
Слайд 13Нереализованный «полевой транзистор» Лилиенфельда.
Патент США 1 745 175 на «метод и устройство
управления электрическими токами» с приоритетом от 8 октября 1926 года
Слайд 17Почему не работал МДП-транзистор
Управляющий электрод
Полупроводник
Соотношение между поверхностными ловушками (оборванные связи) и количеством индуцированных полем носителей
На один носитель - 100 ловушек!
Ловушки – 1014см-2
Носители – 1012см-2
Слайд 24Роль наших ученых
В 1956 г. Дж. Бардин отметил
в Нобелевской лекции, что они основывались на опыте Лилиенфельда и Поля, на теории Шоттки о проводимости в полупроводниках и на разработках советских ученых А. Иоффе и И. Френкеля в Ленинграде и В. Давыдова в Киеве.
В 1949 г. московская студентка 22-летняя Сусанна Мадоян за время своей дипломной практики в институте электроники (закрытом, поэтому результаты работы не подлежали широкой публикации) под руководством А. В. Красилова сделала работающий транзистор
В 1949 г. московская студентка 22-летняя Сусанна Мадоян за время своей дипломной практики в институте электроники (закрытом, поэтому результаты работы не подлежали широкой публикации) под руководством А. В. Красилова сделала работающий транзистор
Слайд 35Почему не работал МДП-транзистор
Управляющий электрод
Полупроводник
Соотношение между поверхностными ловушками (оборванные связи) и количеством индуцированных полем носителей
На один носитель - 100 ловушек!
Ловушки – 1014см-2
Носители – 1012см-2
Слайд 37Почему стал работать МОП-транзистор
Эффект пассивации поверхности оксидом (1960-е
гг. М. Аталла и Д. Кант )
Управляющий электрод
Оксид кремния
Кремний
Соотношение между поверхностными ловушками (оборванные связи) и количеством индуцированных полем носителей
На одну ловушку - 10 носителей!
Управляющий электрод
Оксид кремния
Кремний
Соотношение между поверхностными ловушками (оборванные связи) и количеством индуцированных полем носителей
На одну ловушку - 10 носителей!
Ловушки – 1011см-2
Носители – 1012см-2
Слайд 39Зарядовое состояние системы кремний-оксид
Слон и семеро слепцов Р.Донована
Адсорбированные ионы
Галоидные ионы
Кислородные вакансии
Ловушки
в окисле
Протоны
Полярные молекулы
Алкильные ионы
Слайд 40Заряды в системе кремний-оксид кремния
Na+
K+
Qм
Qр
Qп
Qпс
[ 2 ]
Мигрирующий заряд
Радиационный заряд
Постоянный заряд
Заряд поверхностных
состояний
Слайд 46Влияние увеличения степени интеграции на параметры СБИС
1. Увеличение быстродействия ( производительности
) СБИС.
2. Повышение надежности СБИС.
3. Расширение функциональных возможностей СБИС.
4. Снижение стоимости СБИС.
2. Повышение надежности СБИС.
3. Расширение функциональных возможностей СБИС.
4. Снижение стоимости СБИС.
Слайд 48Причины снижения выхода годных СБИС
Выход годных кристаллов на пластине кремния при
изготовлении ИС снижается из-за возникновения бракованных кристаллов, что обусловлено различного рода дефектами:
Повторяющимися ( дефекты фотошаблонов )
Параметрическими ( связаны с несовершенством технологии )
Случайными ( возникающие в основном при фотолитографии ) - 80%
Повторяющимися ( дефекты фотошаблонов )
Параметрическими ( связаны с несовершенством технологии )
Случайными ( возникающие в основном при фотолитографии ) - 80%
Слайд 49Образование случайных дефектов –
паразитных отверстий в оксиде кремния
Нанесение фоторезиста
Жидкий Паразитные отверстия в оксиде ( дефекты )
фоторезист
Оксид
кремний
Жидкий Паразитные отверстия в оксиде ( дефекты )
фоторезист
Оксид
кремний
Экспонирование
Проявление
Травление
Удаление фоторезиста
Слайд 51Модели выхода годных
Для расчета выхода годных используют различные модели распределения случайных
дефектов по пластине:
Модель Пуассона ( случайное распределение )
Модель Сидса ( экспоненциальное распределение )
Модель Мерфи ( треугольное распределение )
Отрицательная биноминальная модель (гамма распределение)
Модель Пуассона ( случайное распределение )
Модель Сидса ( экспоненциальное распределение )
Модель Мерфи ( треугольное распределение )
Отрицательная биноминальная модель (гамма распределение)
Слайд 52Биноминальное распределение
Если
n – число дефектов (пылинок)
N – число кристаллов
Pк -
вероятность содержания кристаллом k –дефектов
то
то
Слайд 53Распределение Пуассона
При больших значениях N и n, ( что и наблюдается
на практике)
и если обозначить ,
тогда
и если обозначить ,
тогда
Слайд 55Зависимость выхода годных от площади кристалла и плотности дефектов.
Если площадь кристалла
- A, плотность дефектов - , то
и выход годных
Y = P0 = ехр (- D0A )
и выход годных
Y = P0 = ехр (- D0A )
Слайд 56Зависимость выхода годных от площади кристалла и дефектности
A (мм2)
D1
D2
D3
20
40
60
80
100
Y(%)
D1 < D2
< D3
D = 0
0
Слайд 59Зависимость выхода годных от площади кристалла и коэффициента поражаемости
A (мм2 )
B1
B2
B3
20
40
60
80
100
Y
(%)
B1 < B2 < B3
0
Слайд 61Выход годных
Учет коэффициента поражаемости при определении выхода годных.
Для увеличения выхода годных наиболее целесообразно уменьшать коэффициент поражаемости В
Слайд 62Пример расчета коэффициента поражаемости. Технологический маршрут
n
Окисление кремния
Диффузия
Окисление кремния
Осаждение алюминия
п
п
р
р
Слайд 63Параметры МОП ИС
Для упрощения анализа и расчетов примем следующие модельные конструктивные
параметры р-канальной МОП ИС:
Площадь кристалла - 1 мм2
Степень интеграции ( количество транзисторов ) – 100
Длина канала МОП транзистора – 10 мкм
Ширина канала МОП транзистора – 100 мкм
Толщина изолирующего окисла - 1 мкм
Толщина подзатворного окисла - 0,1 мкм
Величина перекрытия электрод затвора – исток\сток – 3 мкм
Площадь кристалла - 1 мм2
Степень интеграции ( количество транзисторов ) – 100
Длина канала МОП транзистора – 10 мкм
Ширина канала МОП транзистора – 100 мкм
Толщина изолирующего окисла - 1 мкм
Толщина подзатворного окисла - 0,1 мкм
Величина перекрытия электрод затвора – исток\сток – 3 мкм
Слайд 64Технологический маршрут
Первая фотолитография – формирование окон исток-сток
4 фотолитография
р
р
3
фотолитография
п
n
Д1 –
Д2 -
Поражающий эффект
Слайд 65Технологический маршрут
Первая фотолитография – формирование окон исток-сток
4 фотолитография
р
р
3
фотолитография
п
n
Д1 – да
Д2 - нет
Поражающий эффект
Слайд 66Расчет коэффициента поражаемости для первой литографии
Поражаемая площадь кристалла для первой фотолитографии
будет определяться площадью каналов всех транзисторов ИС:
Ап = 10 мкм х 100 мкм х 100 = 0,1 мм2.
Коэффициент поражаемости на этом этапе будет равен:
мм2/1 мм2 = 0,1.
Ап = 10 мкм х 100 мкм х 100 = 0,1 мм2.
Коэффициент поражаемости на этом этапе будет равен:
мм2/1 мм2 = 0,1.
Слайд 67Технологический маршрут
Вторая фотолитография – вскрытие окна под тонкий окисел
д1
д1
Поражающий эффект
Д1
-
Слайд 68Технологический маршрут
Вторая фотолитография – вскрытие окна под тонкий окисел
д1
д1
Поражающий эффект
Д1
-
нет
Слайд 69Технологический маршрут
Третья фотолитография – формирование контактных окон исток/ сток
п
п
п
п
р
р
п
р
р
р
д1
д2
д3
Поражающий эффект
Д1 –
Д2
–
Д3 -
Д3 -
Слайд 70Технологический маршрут
Третья фотолитография – формирование контактных окон исток/ сток
п
п
п
п
р
р
п
р
р
р
д1
д2
д3
Поражающий эффект
Д1 –
нет
Д2 – да
Д3 - да
Д2 – да
Д3 - да
Слайд 71Расчет коэффициента поражаемости для третьей литографии
Таким образом, поражаемая площадь будет равна:
Ап = ( 10 мкм + 6 мкм ) х 100 мкм х 100 = 0,16 мм2.
В3 = 0,16 мм2 / 1 мм2 = 0,16.
Ап = ( 10 мкм + 6 мкм ) х 100 мкм х 100 = 0,16 мм2.
В3 = 0,16 мм2 / 1 мм2 = 0,16.
Слайд 73Выход годных для МОП ИС
Таким образом, суммарный коэффициент поражаемости
всего маршрута будет равен 0,1 + 0,16 = 0,26 и выход годных для данной схемы может быть определен по формуле:
Слайд 75Изменение степени интеграции, минимального размера и площади кристалла
Сте6пень интеграции
Минимальный размер
,
мкм
Годы
100
10
1
Слайд 79РЭМ-фотография 3D МОП-транзистора с двумя затворами
Толщина подзатворного оксида – 1,7 нм
Толщина
электрода затвора – 5,7 нм
Толщина «тела» транзистора – 11,1 нм
Толщина в сечении всего транзистора
26,4 нм!
Толщина «тела» транзистора – 11,1 нм
Толщина в сечении всего транзистора
26,4 нм!
