Главная Промышленная автоматика.

где - удельное сопротивление металлизационного слоя; h - толщина металлизации. Величина должна быть принята во внимание в случае большой ширины затвора или в случае длинных соединений. Чтобы уменьшить L 3 при сохранении на приемлемом уровне, следует уменьшить W. или увеличить h (технологическое ограничение).

Объединяя (15.8) и (15.9), получаем выражение для работы переюпочения, которая должна быть минимизирована для БИС и СБИС:

дин- C„t-/(2/„,),

где тах = 2ее„ mIVC/J/ (За/.3) . Для несимметричного перехода

(15.14)

(15.15)

115.16)

2(В-зи) Используя уравнение (15.2), получаем

3 1 WqaU, Ртп =7 ( -) --~

Необходимость уменьшения L3 также очевидна, как и необходимость уменьшения й и повышения подвижности д .

Приведем пример разработки транзистора с параметрами, необходимыми для быстродействующих ЛЭ на ПТ с обогащением-обеднением. Рассмотрим сечения двухзатворного (рис. 15.4) и однозатворного (рис. 15.5) ПТ, выполненных с помощью двойной имплантации в полуизолирующем GaAs. Важная особенность таких структур состоит в том, что затвор перекрывает области глубокой имплантации на величину ±0,25 мкм, приблизительно равную допуску совмещения масок. Кроме того, толщина диэлектрика SiOj равна толщине металлизации затвора (примерно 0,5 мкм). Если длина маски ме-таллизащш затвора равна 1 мкм, то легко определить, чю приблизительно 0,5 мкм глубоко легированной области будет находиться непосредственно под затвором, приводя к существенному уменьшению сопротивления сток-исток (при условии прямого смещения затвора).

В табл. 15.2 приведены рассчитанные сопротивления, токи насыщения и напряжения насыщетшя для двух структур ПТШ; нормально открытой (зиотс ~ "- В) и нормально закрытой (Циотс = + 0,1 В).

Таблица 15.2

ци отс

Структура

к-Ом

«3Com

«си-Ом

снас "«А

(t3H =

= -ю,7 в)

сннас

-0,8

Однозатворный

-0,8

Двухзатворный

-0,1

Однозатворный

0,l

Двухзатворный

Значения рассчитаны для: 1) 1000 Ом/d для неглубокой имплантации и .100 Ом/о для

глубокой имплантации; 2) - 10" = 25 мкм

Ом/см; 3)/, -1 мкм (метал™зация) J 4) IV-



SiO,

уу/ууЛ Ш1 wri r-v/yy/,/ Рис. 15.4. Поперечное сечение

\--------t-t-------Ч Неглубокое двухзатворного ПТШ на GaAs

\ / \ /легирование затворного ПТШ на GaAs

Основываясь на результатах табл. 15.2 для ПТШ с обогащением-обеднением (одно-и двухзатворных), можно заключить следующее.

1) (Тринас может быть не более 0,7 В;

2) двухвходовый элемент И-НЕ можно выполнить на ПТШ с обогащением-обеднением;

3) с помощью двойной имплантации можно уменынить последовательное сопротивление независимо от напряжения перекрытия канала.

Вывод, который следует со всей очевидностью, заключается в том, что для реализации быстродействующих ИС с малой мощностью потребления необходимо уменьшать fcjHac зи максимально увеличивать /ac- достижения этих целей необходимо увеличение подвижности электронов и уменьшение длины затвора. На рассмотренном примере показано, что малое контактное сопротивление и малое поверхностное сопротивление глубоко имплантированных областей необходимы дпя достижения малых значений t.jjg. К тому же в результате уменьшения "эффективной" длины затвора до величины, меньшей физических размеров металлизационного слоя, уменьшаются как R, так и Ц;ицас ™ время как /(.„ас увеличивается. Разработка логических элементов на ПТ с обогащением-обеднением осуществляется с использованием этих транзисторов.

15.4. СХЕМОТЕХНИКА

Несколько базовых схем, находящихся в распоряжении разработчика логических элементов на ПТ с обогащением-обеднением, приведены на рис. 15.6.

Первый шаг разработчика состоит в выборе метода проектирования, приемлемого для вьшолнения требований по быстродействию, мощности и предельным размерам. Если эти требования определили выбор ПТ с обогащением-обеднением, то второй шаг касается выбора емкости нагрузки, которая определяет необходимые токи управления, т. е. ширину затвора транзистора нагрузки от одного логического элемента к другому. Затем необходимо определить отношение ширины затвора транзистора нагрузки к ширине затвора формирователя, которые обеспечат величины {/ых и t/вх достижение требований по быстродействию, мощности и размерам. Для активной нагрузки в виде ПТШ с обеднением последовательность определения указанного отношения должна быть такова:

а) получите реальную характеристику IU) для обогащенного и обедненного транзисторов;

б) получите С4и„ас си обоих типов приборов;

в) определите отношение Ифор/„, которое обеспечивает по измеренным данным приемлемое значение U;



н.-откр.

закр




Рис. 15.6. Схемы и символические обозначения логических элементов наПТ с обогащением-обеднением:

а - инвертор; б - элемент И-НЕ с двухзатворным ПТШ на входе; в - элемент ИЛИ-НЕ с двумя входами; г - проводной ИЛИ-И-НЕ элемент с двухзатворными ПТШ; д - элемент ИЛИ-НЕ многовходовый; е - выходной формирователь; ж - элемент на ПТШ и ДШ с обогащением-обеднением; з - элемент на ПТШ с обогащением-обеднением ПТШ с обеднением

г) рассчитайте передаточную характеристику Свых(вх) определения фор/IVjj, которое обеспечивает приемлемое Сцх-

На рис. 15.7 и 15.8 приведены измеренные и расчетные зависимости для обедненных и обогащенных ПТ на GaAs. На рис. 15.9 приведены зависимости для обогащенного усилительного транзистора, соединенного с обедненной нагрузкой (инвертор на ПТШ с обогащением-обеднением). На рис. 15.10 показаны передаточные характеристики, рассчитанные для инвертора на ПТ с обеднением-обогащением. На рис. 15.11 приведены передаточные характеристики инвертора на двухзатворном транзисторе.

Из рис. 15.7-15.10 видно, что отнощение 1Гфор/1Гц =4 и 6 является доста-





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 [113] 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0037