Оксид затвора представляет собой диэлектрический слой , который отделяет затвора терминал в МОП - транзистор (металл-оксид-полупроводник полевого транзистора) из базового источника и стока терминалов, а также проводящий канал , который соединяет исток и сток , когда транзистор включен . Оксид затвора образуется путем термического окисления кремния канала с образованием тонкого (5-200 нм) изолирующего слоя диоксида кремния . Изолирующий слой диоксида кремния образуется в процессе самоограничивающегося окисления, которое описывается моделью Дил-Гроув.. Затем на оксид затвора наносится проводящий материал затвора, чтобы сформировать транзистор. Оксида затворы служит в качестве диэлектрического слоя , так что ворота могут выдержать столь же высоко , как от 1 до 5 МВ / см поперечных электрического поля для того , чтобы сильно модулировать проводимость этого канала .
Над оксидом затвора представляет собой тонкий электродный слой , изготовленный из проводника , который может быть алюминий , весьма легированного кремния , A тугоплавкого металла , такого как вольфрам , A силицида ( ТиСи , MoSi , Tasi или WSi ) или сэндвич из этих слоев. Этот электрод затвора часто называют «металлическим затвором» или «проводником затвора». Геометрическая ширина электродного проводника затвора (направление, поперечное току) называется физической шириной затвора. Физическая ширина затвора может немного отличаться от ширины электрического канала, используемого для моделирования транзистора, поскольку граничные электрические поля могут оказывать влияние на проводники, которые не находятся непосредственно под затвором.
Электрические свойства оксида затвора имеют решающее значение для образования области проводящего канала под затвором. В устройствах типа NMOS зона под оксидом затвора представляет собой тонкий инверсионный слой n-типа на поверхности полупроводниковой подложки p-типа . Он индуцированный электрическим полем оксида от приложенного затвора напряжения V G . Это называется инверсионным каналом . Это канал проводимости, который позволяет электронам течь от истока к стоку. [1]
Избыточное напряжение оксидного слоя затвора, распространенный вид отказа МОП-устройств , может привести к разрыву затвора или к току утечки, вызванному напряжением .
История
Первый MOSFET ( полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или MOS-транзистор) был изобретен египетским инженером Мохамедом Аталлой и корейским инженером Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году. [2] В 1960 году Аталла и Канг изготовили первый полевой МОП-транзистор с толщина оксида затвора 100 нм , длина затвора 20 мкм . [3] В 1987 году Биджан Давари возглавил исследовательскую группу IBM, которая продемонстрировала первый полевой МОП-транзистор с толщиной оксида затвора 10 нм с использованием технологии вольфрамового затвора. [4]
Рекомендации
- ^ Основы твердотельной электроники , Chih-Tang Sah. World Scientific, впервые опубликовано в 1991 г., переиздано в 1992, 1993 (pbk), 1994, 1995, 2001, 2002, 2006, ISBN 981-02-0637-2 . - ISBN 981-02-0638-0 (PBK).
- ^ «1960 - Показан металлооксидно-полупроводниковый (МОП) транзистор» . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров . Проверено 25 сентября 2019 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Зе, Саймон М. (2002). Полупроводниковые приборы: физика и технология (PDF) (2-е изд.). Вайли . п. 4. ISBN 0-471-33372-7.
- ^ Давари, Биджан ; Тинг, Чунг-Ю; Ahn, Kie Y .; Basavaiah, S .; Ху, Чао-Кун; Таур, Юань; Wordeman, Matthew R .; Абоэльфото, О. (1987). «Субмикронный МОП-транзистор с вольфрамовым затвором и оксидом затвора 10 нм» . 1987 Симпозиум по технологии СБИС. Сборник технических статей : 61–62.