ЗМІСТ

ВСТУП

1. ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ З ІЗОЛЬОВАНИМ ЗАТВОРОМ

   1. КЛАСИФІКАЦІЯ ПОЛЬОВИХ ТРАНЗИСТОРІВ

   2. ЗАСТОСУВАННЯ ПОЛЬОВИХ ТРАНЗИСТОРІВ

2. ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ p-n ПЕРЕХОДІВ

2.1 ОСОБЛИВІСТЬ ТЕХНОЛОГІЇ

2.2 p-КАНАЛЬНА ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ

2.3 КНДМ – ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ

ВИСНОВОК

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП

Мікроелектроніка - це напрям електроніки, що ґрунтується на су­часних досягненнях фізики тонких плівок, фізики напівпровідників і спеціальних матеріалів, новітніх розробках технології та мікросхемо-техніки і включає дослідження, розроблення та виробництво інтегрова­них мікросхем та принципи їх застосування.

Як самостійна галузь мікроелектроніка виникла на початку 60-х років XX ст., коли розвиток радіоелектроніки виявив, що для систем підвище­ної складності, створених на основі дискретних електрорадіоелементів, неможливо забезпечити надійність за високого рівня робочих характе­ристик і обмеженої вартості. Почалася розробка складних систем і но­вої елементної бази. Першочерговим завданням розробок у цій сфері стало забезпечення високих робочих характеристик систем, низької їх вартості та належної надійності.

Головною ознакою розвитку мікроелектроніки є комплексна інтегра­ція, зокрема інтеграція елементів на кристалі й платі; схемних функцій у межах структурної одиниці; фізичних ефектів при створенні функці­ональних мікросхем; технологічних процесів; методів проектування та етапів циклу створення мікросхем.

У результаті комплексної інтеграції було розроблено і створено су­часні мікросхеми, великі інтегровані мікросхеми та надвеликі інтегро­вані мікросхеми. Це дало можливість розробляти складні системи, проек­тування яких раніше унеможливлювалось через низьку надійність, ви­соку вартість та енергоємність складових елементів. Водночас значно зменшились маса і розміри систем.

Нині інтегрована мікроелектроніка є основою для розвитку всіх су­часних електронних апаратів, а інтегровані мікросхеми - «будівельни­ми блоками», з яких складають електронні пристрої та системи.

Інтегровані мікросхеми широко використовуються в персональних ЕОМ, побутових, телекомунікаційних, навігаційних, медичних, енергетич­них, транспортних, космічних, інформаційних, статистичних, банківських, воєнних та інших приладах і системах, основою яких є ЕОМ та системи штучного інтелекту.

За останню чверть XX ст. можливості застосування мікросхем не­впинно зростали. Безперервне удосконалення техніки і технології вироб­ництва (створення нових технологій, нової схемної архітектури, зменшен­ня мінімального топологічного розміру схем і елементів), поглиблення знань із фізики роботи приладів, розроблення нових схем, систем і за­собів проектування зумовило швидке зростання продуктивності вироб­ництва й зменшення вартості мікросхем, що, у свою чергу, дало можливість створити інтегровані мікросхеми вищого ступеня інтегрованості та розши­рити сфери їх застосування. Незважаючи на насиченість світового ринку електронними апаратами й спроби економічного стримування розвитку мікроелектроніки, науково-дослідні лабораторії не знизили темпи розвитку інтегрованих мікросхем, а, навпаки, досягли найвищих показників. Ство­рюються надійніші, дешевші та з меншими споживаними потужностями елементи, застосовуються нові принципи обробки інформації.

Найближчими роками поза конкуренцією залишиться технологія, мікросхемотехніка й архітектура комплементарних метал - діелектрик - напівпровідник інтегрованих мікросхем. За показником якості, що визна­чається як добуток споживаної потужності на термін передавання сигналу через один інвертор, ці мікросхеми наблизились до нейрона. Нового розвитку набуде технологія, мікросхемотехніка й архітектура біполяр­них мікросхем. Головним обмеженням темпів розвитку біполярної тех­нології залишається проблема споживаної потужності і, як наслідок, - проблема відведення теплоти.

Зменшення розмірів елементів мікросхем до субмікронних, коли обме­жувальними факторами стають паразитні елементи, все більшого значення набуває правильний вибір структури основного елемента й технології виробництва. Прикладом найкращого вирішення цих проблем можуть слугувати тривимірні комплементарні мікросхеми, застосування яких дало змогу різко збільшити щільність розміщення елементів на кристалі.

За субмікронних розмірів елементів є можливість на одному криста­лі створити складні системи, що налічують десятки мільйонів тран­зисторів, але проблеми забезпечення надійності функціонування, контро­лю якості та відсотка роботоздатних мікросхем стають визначальними при виборі розмірів елементів і конструкції кристала.

Проектування мікросхем із субмікронними розмірами можливо тільки потужними автоматизованими системами, здатними об'єднати в єдино­му циклі фізичні аспекти роботи елементів (діодів, транзисторів, резисто­рів), питання технології їх виробництва, проблеми проектування базових каскадів і логічних елементів як базових чарунок кристалів, проблеми побудови систем тощо.

1. Польові транзистори з ізольованим затвором

1.1 Класифікація польових транзисторів

За конструкцією серед різновидів польових транзисторів можна виділити два основні класи: польові транзистори із затвором у виді p-n переходу та польові транзистори із затвором, який ізольований від робочого напівпровідникового об'єму діелектриком. Прилади цього класу часто також називають МДН транзисторами (від словосполучення метал - діелектрик - напівпровідник) та МОН транзисторами (від словосполучення метал - окис - напівпровідник), оскільки в якості діелектрика найчастіше використовується оксид кремнію. В свою чергу транзистори з ізольованим каналом поділяються на транзистори з вбудованим каналом та індукованим каналом.

Також польові транзистори підрозділяються на транзистори з каналом провідності n-типу або p-типу. Умовне графічне зображення польових транзисторів зображене на рисунку 1.1.1

Рисунок 1.1.1

а) б) в) г) д) е)

а) – з керуючим p-n переходом з каналом провідності n-типу,

б) – з керуючим p-n переходом з каналом провідності p-типу,

в) – з ізольованим затвором з індукованим каналом n-типу,

г) – з ізольованим затвором з індукованим каналом p-типу,

д) – з ізольованим затвором з вбудованим каналом n-типу,

е) – з ізольованим затвором з вбудованим каналом p-типу.

Також класифікацію транзисторів виконують:

- за напівпровідниковим матеріалом ( кремнієві, германієві і т.д.);

- за їх функціональним призначенням (підсилювальні, імпульсні, малошумні, високовольтні, потужні і т.д.);

- за потужністю ( малої потужності – до 0,3 Вт, середньої потужності – від 0,3 до 1,5 Вт, великої потужності – більше 1,5 Вт);

- за частотою ( низької частоти – до 3 Мгц, середньої частоти – 3-30Мгц, високої частоти – 30-300 Мгц, надвисокої частоти (НВЧ)більше 300 Мгц.

1.2 Застосування польових транзисторів

Польові транзистори мають вольт-амперні характеристики, подібні ламповим, і володіють всіма принциповими перевагами транзисторів. Це дозволяє застосовувати їх у схемах, де в більшості випадків використовувалися електронні лампи, наприклад, у підсилювачах постійного струму з високоомним входом, в джерельних повторювачах з особливо високоомним входом, у електрометричних підсилювачах, різних реле часу, RS-генераторах синусоїдальних коливань низьких і інфранизьких частот, у генераторах пилкоподібних коливань, підсилювачах низької частоти, що працюють від джерел з великим внутрішнім опором, в активних RC-фільтрах низьких частот. Польові транзистори з ізольованим затвором використовують у високочастотних підсилювачах, змішувачах, ключових пристроях.

Основною особливістю польових транзисторів, у порівнянні з біполярними, є їх високий вхідний опір, який може досягати 10⁹ - 10¹⁰Ом. Таким чином, ці прилади можна розглядати як керовані потенціалом, що дозволяє на їх основі створювати схеми з надзвичайно низьким споживанням енергії в статичному режимі. Сказане особливо суттєво для електронних статичних мікросхем пам'яті з великою кількістю запам'ятовуючих комірок.

Так само, як і біполярні, польові транзистори можуть працювати в ключовому режимі, однак падіння напруги на них в увімкненому стані досить значне, тому ефективність їх роботи в потужних схемах є меншою, ніж у біполярних приладів.

Польові транзистори можуть мати як p, так і n канали, управління якими проводиться при різній полярності напруги на затворах. Ця властивість компліментарності розширяє можливості при конструюванні схем та широко

застосовується при створенні запам'ятовуючих комірок і цифрових схем на

основі МДП транзисторів (CMOS схеми).

Значна частина вироблюваних зараз польових транзисторів входить до скла

ду КМОП-структур, які будуються з польових транзисторів з каналами різно го (p- і n-) типу провідності і широко використовуються в цифрових і аналогових інтегральних схемах.

За рахунок того, що польові транзистори управляються полем (величиною напругу прикладеного до затвора), а не струмом, що протікає через базу (як в біполярних транзисторах), польові транзистори споживають значно менше енергії, що особливо актуально в схемах пристроїв, чекаючих та спостирігаючих, а також в схемах малого споживання і енергозбереження (реалізація сплячих режимів).

Із розробкою технології інтегральних схем польові транзистори майже витіснили біполярні транзистори з більшості галузей електроніки. Понад 100 млн. транзисторів у процесорі комп'ютера є польовими транзисторами. Вони використовуються також у мікросхемах, які входять до складу більшості радіоелектронних приладів: мобільних телефонів, телевізорів, пральних машин, холодильників тощо

Підсилювальні властивості транзистора зв'язані з його здатністю контролювати великий струм між двома електродами за допомогою малого струму між двома іншими електродами. Таким чином малі зміни величини сигналу в одному електричному колі можуть відтворюватися з більшою амплітудою в іншому колі.