Министерство оБразования российской федерации
Московский государственный институт электроники и математики
(Технический университет)
Кафедра “Электроника и электротехника”
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему
«Расчет характеристик N-МОП транзистора»
по дисциплине «Электроника»
Вариант 85
Выполнил:
Руководитель:
Орехов Е.В.
Москва 2010
Задание.
Дано:
И-НЕ схема на n-МОП транзисторах.
Минимальный размер 2мкм.
Толщина окисла 50 нм.
Требуется:
Описать принцип работы схемы.
Выбрать и описать технологию изготовления схемы.
Нарисовать топологию и разрез элементов схемы.
Рассчитать параметры элементов схемы.
С помощью программы P-Spice рассчитать:
а) передаточную характеристику схемы;
б) переходную характеристику схемы;
в) статическую и динамическую мощности, потребляемые схемой.
Нарисовать топологию всей схемы.
Сравнить с аналогами, выпускаемыми промышленностью.
1.Принцип работы схемы.
Таблица истинности для элемента И-НЕ
-
Вх1
Вх2
Вх3
Вых
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
Для логических схем на n-МОП транзисторах
уровень логического нуля приблизительно
равен нулю, а уровень логической единицы
― меньше чем Eпит. Это n канальный
транзистор c индуцированным каналом
этот канал создается при приложении
напряжения на затвор, те индуцируется
(отличие от встроенного в длинне канала),
работающий в пентодном режиме. Сток и
затвор верхнего нагрузочного транзистора
подключены к питанию, поэтому всегда
выполняется неравенство
,
следовательно нагрузочный транзистор
всегда открыт и работает в пологой
области как нелинейный резистор.
Если хотя бы на одном входе (активном
транзисторе) подано напряжение логического
нуля, то он оказывается заперт, т.е ток
через него не проходит в следствии чего
цепь становится разомкнутой,
на
этом входе падает и на выходе устанавливается
напряжение логической единицы, т.к есть
разрыв между землей и питанием. При этом
будет меньше Eпит из-за влияния нагрузочного
транзистора:
.
Если на все входа подано напряжение логической единицы, то цепь становится замкнутой, следовательно выход оказывается подключенным к земле, а нагрузочный транзистор имеет большое сопротивление. В этом случае на выходе получается уровень логического нуля порядка 0,1— 0,3В.
2 Технология изготовления схемы
Окисление – это технологический процесс, заключающийся в термическом выращивании слоя двуокиси кремня (весьма устойчивого изолятора) на поверхности кремниевых пластин. Этот процесс выращивания выполняется посредством нагрева кремниевых пластин до температуры около 1100оС в обогащенной кислородом окружающей среде. Образовавшиеся слои окисла используются для защиты производимых микросхем от загрязнения и весьма часто используются интегральной технологии в процессе фотолитографии.
Фотолитография. Фотолитографический процесс для производства интегральных микросхем начинается рисунков на прозрачной пленке (обычно увеличенных в 400 раз по сравнению с окончательной микросхемой). Эти оригиналы определяют области, которые должны быть защищены с помощью кислотоустойчивой эмульсии. Оригиналы фотографируются, уменьшаются и многократно повторяются (мультиплицируются) на фотопластинке так, чтобы можно было изготовить одновременно сотни микросхем на одной кремниевой пластинке.
Напыление.На пластинах могут быть созданы посредством напыления слои других материалов, отличных от двуокиси кремния. Обычно процесс напыления состоит в нанесении вещества, растворенного в вакуумной камере или распыленного химическим образом в высокотемпературном реакторе. Все интегральные микросхемы имеют металлические, обычно алюминиевые слои, служащие соединительными проводниками схемы. Эти слои обычно напыляются, и на одной из последних стадий производства микросхемы придается требуемый рисунок с помощью литографии.
Технологический процесс для n-МОП схемы.
|
1. Кремниевая пластина с напылением нитрида кремния |
|
|
2. Фотолитография по нитриду кремния и локальное травление окна в окисле с размерами, соответствующими всей структуре транзистора |
|
|
3. В средней части окна проводят тонкое окисление кремния в виде полоски, ширина которой равна длине будущего канала L. |
|
|
4. На эту полоску напыляется поликристаллический слой кремния той же ширины, но более длинный, выходящий за границы исходного окна в окисле |
|
|
5. Фотолитография для вскрытия окон под области истоков и стоков n-канальных транзисторов, внедрение фосфора во вскрытые области. |
|
|
6. Окисление, фотолитография для вскрытия окон под контакты к областям истоков и стоков, напыление пленки алюминия. |
|
