AMD процессоры

Компания AMD была первой, которая стала использовать медные соединения при производстве микропроцессоров. Все процессоры AMD, выполненные по 0,18-микронному технологическому процессу и менее, используют медные соединения.

Рассмотрим более подробно процесс создания медных соединений.

Создание каждого нового слоя начинается с получения оксидной пленки. Далее, посредством фотолитографии в оксидной пленке вытравливаются бороздки требуемой глубины по форме проводников этого слоя и вскрываются окна к контактным площадкам предыдущего слоя. На поверхность подложки наносят ≈ 10 нм слой антидиффузной пленки из Cr, Mo, Ta или W, предотвращающий диффузию меди.

Затем проводят электрохимическое осаждение меди на поверхность всей подложки из раствора медного купороса Cu₂SO₄, при этом происходит заполнение бороздок и контактных окон в слое диоксида кремния.

После заполнения медью канавок лишний слой меди удаляется с пластины посредством полировки поверхности подложки до слоя SiO₂. В результате образуются проводники данного уровня металлизации.

Для формирования следующего уровня металлизации технологический процесс повторяется. В результате образуется многослойная система металлизации.

Нижние слои металлизации предназначены для локальной коммутации. В этих слоях критичной является плотность размещения металлических проводников. Верхние слои предназначены для глобальной коммутации. В этих слоях критичным является сопротивление проводников.

Время пролета носителей

К наиболее важным параметрам, характеризующим МОП транзистор, относятся стоковая проводимость, взаимная проводимость, пороговое напряжение и время пролета носителей τ_с. Рассмотрим последний параметр, поскольку он в наибольшей степени связан с размерами транзистора.

Для МОП транзисторов, служащих функциональными элементами БИС, большое значение имеет скорость переключения, которая определяется временем пролета носителей в канале τ_с. В простейшем случае τ_с выражается следующей формулой:

,

где L – длина канала, μ – подвижность носителей заряда в канале, U_C – напряжение на стоке МОП транзистора. Кроме того, при работе в режиме усиления транзисторы характеризуются предельной частотой отсечки: f_Т = 1/ τ_с, которая определяет высокочастотную границу использования этих приборов как усилительных элементов.

Из сказанного ясно, что для повышения быстродействия БИС необходимо уменьшать длину канала МОП транзисторов.

Уменьшение размеров кмоп

Повысить степень интеграции БИС можно, применяя такую технологию, которая позволяет сократить геометрические размеры отдельных элементов. Было показано, что наибольшего уменьшения размеров можно добиться, используя МОП технологии. Специально для этого был создан систематический метод, известный как метод масштабирования. Сущность его состоит в следующем.

Транзисторы некоторой конкретной БИС спроектированы таким образом , что имеют требуемые параметры. Если теперь все размеры пропорционально сократить в λ раз, то характеристики и параметры транзисторов останутся неизменными, при условии, что во столько же раз сокращены напряжения питания. Такой принцип позволяет систематизировать процесс проектирования, так как, рассчитав параметры некоторого оптимального транзистора в рамках оптимальной технологии, можно в дальнейшем воспользоваться масштабным множителем, сохраняя при переходе к другим размерам все характеристики неизменными. В таблице приведены масштабные множители, в соответствии с которыми должны изменяться различные параметры МОП транзистора при неизменности его характеристик.

	Параметр	Множитель
	Линейные размеры (толщина оксидного слоя, длина и ширина канала и т.д.)	1/λ
	Концентрация примесей в подложке	λ
	Напряжение питания	1/λ
	Потребляемый ток	1/λ
	Емкость затвора	1/λ
	Время задержки сигнала	1/λ
	Рассеиваемая мощность	1/λ2
	Работа переключения	1/λ3

Метод масштабирования является достаточно гибким и позволяет осуществлять проектирование, руководствуясь различными критериями. Так, существуют правила проектирования при неизменном напряжении питания и постоянной напряженности поля, правила, минимизирующие время запаздывания сигнала или обеспечивающие минимум мощности рассеяния.