Proiectarea unui circuit în tehnologie MOS

1.1 Elemente de tehnologie de fabricaţie şi criterii de proiectare.

Tranzistoarele MOS se folosesc în circuitele integrate, care au fost iniţial realizate cu tehnologie PMOS, datorita tensiunii de prag pentru acest tip de tranzistoare. Datorită perfecţionării tehnologiei, prin implantare ionică, tranzistorul NMOS a devenit tot mai răspândit. Au urmat dispozitivele CMOS.

Tehnici de fabricaţie a tranzistoarelor MOS

Paşii de bază în fabricarea unui nMOS sunt :

Formarea stratului p+ cu rol de opritor de canal

Materialul de start este un wafer de tip p, dopat slab și orientat 100 (într-o singură direcție). Se formează un opritor de canal de tip p+ prin implantare de Bor. Această zonă fiind puternic dopată impiedică formarea stratului de inversiune și previne conducția între dispozitivele vecine. Zona activă a dispozitivului este definită de fotorezist, după cum se poate observa în figura de mai jos.

Fig 1.1.1

1.1. Depunerea oxidului

Se crește un strat de oxid cu grosime controlată (oxidul de poartă) și se ajustează tensiunea de prag prin implantare ionică. Stratul de oxid de poată are, tipic, grosimea < 100 Å. Pentru dispozitive cu îmbogățire (canal indus), în regiunea canalului se implantează atomi de Bor, realizându-se astfel o anumită tensiune de prag. La dispozitivele cu canal inițial, în regiunea canalului se implantează atomi de arseniu, după cum se poate observa în Fig 1.1.2.

Fig 1.1.2.

1.2. Ionizarea semiconductorului

Fig 4.1.

Implantările de sursă și drenă

Pentru formarea regiunilor de sursă și drenă se implantează arseniu. Poarta de polisiliciu joacă rol de mască în procesul implantării atomilor de arseniu, astfel că regiunile de sursă și drenă se aliniază automat față de poartă. În acest fel se reduc valorile capacităților parazite de suprapunere. Un pas suplimentar de recoacere la temperatură joasă reduce difuziile laterale, procesul fiind prezentat grafic în figura de mai jos.

Fig 1.2.2.

1.3. Straturile de metal

Metalizarea este ultimul pas al tehnologiei MOS. Pentru a proteja suprafața, pe întregul wafer se depune un strat de oxid dopat cu fosfor. Se definesc și se corodează ferestrele pentru contactele de sursă și drenă. Se depune un strat de metal și se modelează (definesc) contactele pentru terminalele de sursă și drenă după cum se poate observa în Fig Fig 1.3.1.

Fig Fig 1.3.1.

1.4. Realizarea straturilor prin fotolitografiere

Se depune un strat de polisiliciu, puternic dopat, fie prin difuzie, fie prin implanatre ionică. Poarta este modelată prin fotolitografie. Fotolitografia este procedeul de îndepărtare selectivă a unor părți ale unui strat de tip film. Prin fotomascare se definește un anumit model (contur) pe fotorezist. Prin expunere la raze ultraviolete, fotorezistul neacoperit își schimbă proprietățile mecanice și chimice și poate fi corodat. Se deschid astfel ferestre în semiconductor care, ulterior, se pot prelucra prin oxidare sau difuzie. Formarea porţii este prezentată grafic în Fig 4.1.