Osnovna načela, izbira materiala in procesne metode vrat

V svetu tranzistorjev, če tranzistor primerja z nadzorovanim "pipo", so vrata kot ventil, ki nadzoruje odpiranje in zapiranje pipe, in njegov pomen je samoumeven. Ko polprevodniški procesi vstopajo v obdobje nanometra, materiali vrat in proizvodni procesi še naprej napredujejo, kar postanejo eden od ključev za izboljšanje zmogljivosti naprave.

Tehnično ozadje in delovno načelo vrat
0010-20132 6 "Prenos rezila Assy
Vrata v tranzistorju so nameščena med izvorom in odtokom, koncentracija nosilcev v polprevodniškem kanalu pa se nadzira z uporabljeno napetostjo, tako da natančno nadzoruje prevodnost in izklop toka med virom in odtokom. V primeru tranzistorja kovinskega oksida-polprevodnika (MOS), ko se na vrata nanese določena napetost, se pod plastjo oksida vrat oblikuje nosilni kanal, tok pa lahko teče od vira do odtoka, pri čemer doseže "stanje tranzistorja". Nasprotno, ko napetost vrat pade pod mejno napetost, kanal izgine in tranzistor je v stanju "izklopljen".

Razvoj materialov vrat in kritična izbira

Razvojni proces vrat materialov odraža iterativni napredek polprevodniške tehnologije in je doživel globoke spremembe od tradicionalnih materialov do naprednih kovinskih materialov.

Tradicionalna polisilijska vrata: Polysilicon je v zgodnjih procesnih vozliščih široko sprejet zaradi zrelega procesa in preproste tehnične poti. Ker pa se velikost značilnosti še naprej zmanjšuje, se postopoma pojavljajo okvare, kot so inherentne značilnosti visoke odpornosti polisilikona in pomanjkanje združljivosti z visoko dielektrično konstantno (visoko-K) materiali, kar vodi do ozkih grl.

Napredna kovinska vrata: Za premagovanje omejitev polisiliconskih vrat se industrija obrača na kovinske materiale z nizko upornostjo, visoko prevodnostjo in dobro združljivostjo procesa. Na primer, kovine, kot so volfram (W), titanium (TI), tantalm (TA), kobalt (CO) ali ustrezni kovinski silikosti, se postopoma uvedejo v postopek, da se izpolnjujejo z zahtevami nizke in visoko zmogljive čipe.

Materiali za prilagajanje delovnih funkcij: Da bi dosegli natančnejšo regulacijo mejne napetosti (VT), oblikovalci pogosto izberejo kovinske plasti z različnimi delovnimi funkcijami za N-tipa in P-tipa MOS. Ta različna zasnova pri izbiri materiala optimizira delovanje naprave za optimalno uporabo v različnih aplikacijah vezja.

Podrobna razlaga ključnih procesov proizvodnje vrat
0010-20129 6 "sklop rezila medpomnilnika
Ko proizvodnja polprevodnikov vstopa v obdobje natančnosti nanoskale, je proizvodnja vrat postala ključna tehnološka povezava, ki vključuje natančno ravnanje z materiali in visoko natančno proizvodni postopek.

1. Odlaganje atomske plasti (ALD): ALD tehnologija pripravlja izjemno tanke in enakomerne visoke dielektrične konstantne izolacijske plasti (kot je hafnijev oksid) in kovinske filme z natančnim postopkom nanašanje atomske plasti z atomsko plastjo. Prednosti ALD so v enakomernosti debeline filma in drobnega nadzora vmesnika, kar močno zmanjša tok puščanja in porabo energije v vozlišču procesa nanoskalnega procesa.

2. Kemično mehansko poliranje (CMP): V postopku priprave vrat postopek CMP poravna površino materiala vrat, da se zagotovi plodnost vmesnika med vrati in drugimi strukturami. Ta postopek se izogne ​​onesnaževanju in nezdružljivosti kovinskih materialov v naslednjem proizvodnem procesu in zagotavlja stabilnost donosa in zmogljivosti naprave.

3. Tehnologija vzorčenja in natančnosti jedkanja: tehnologija fotolitografije v kombinaciji s postopkom suhega jedkanja, da se dokonča fino strukturno definicijo vrat. Na nanoscale sta natančnost nadzora nad širino širine in stabilnost topografije jedkanic kritična, kar ne vpliva samo na delovanje naprave, ampak tudi na splošno zanesljivost čipa.