Οι βασικές αρχές, η επιλογή υλικού και οι μέθοδοι επεξεργασίας της πύλης

Στον κόσμο των τρανζίστορ, εάν το τρανζίστορ συγκρίνεται με μια ελεγχόμενη "βρύση", τότε η πύλη είναι σαν μια βαλβίδα που ελέγχει το άνοιγμα και το κλείσιμο της βρύσης και η σημασία της είναι αυτονόητη. Καθώς οι διεργασίες ημιαγωγών εισέρχονται στην εποχή νανομέτρου, τα υλικά πύλης και οι διαδικασίες παραγωγής συνεχίζουν να προχωρούν, καθιστώντας ένα από τα κλειδιά για τη βελτίωση της απόδοσης της συσκευής.

Το τεχνικό υπόβαθρο και την αρχή λειτουργίας της πύλης
0010-20132 6 "μεταφορά Blade Assy
Η πύλη σε ένα τρανζίστορ βρίσκεται μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης και η συγκέντρωση των φορέων στο κανάλι ημιαγωγού ελέγχεται από μια εφαρμοζόμενη τάση, έτσι ώστε να ελέγχεται με ακρίβεια την αγωγιμότητα και την αποκοπή του ρεύματος μεταξύ πηγής και αποστράγγισης. Στην περίπτωση ενός τρανζίστορ (MOS) του οξειδίου-οξειδίου (MOS), όταν εφαρμόζεται μια συγκεκριμένη τάση στην πύλη, ένα κανάλι φορέα σχηματίζεται κάτω από το στρώμα οξειδίου της πύλης και το ρεύμα μπορεί να ρέει από την πηγή στην αποστράγγιση, επιτυγχάνοντας μια κατάσταση "σε" κατάστασης του τρανζίστορ. Αντίθετα, όταν η τάση της πύλης πέφτει κάτω από την τάση κατωφλίου, το κανάλι εξαφανίζεται και το τρανζίστορ βρίσκεται στην κατάσταση "off".

Εξέλιξη υλικών πύλης και κρίσιμη επιλογή

Η αναπτυξιακή διαδικασία των υλικών πύλης αντικατοπτρίζει την επαναληπτική πρόοδο της τεχνολογίας ημιαγωγών και έχει υποβληθεί σε βαθιές αλλαγές από τα παραδοσιακά υλικά σε προηγμένα μεταλλικά υλικά.

Παραδοσιακές πύλες πολυσυριτών: Στους πρώιμους κόμβους διεργασιών, το πολυσυριτικό υιοθετείται ευρέως λόγω της ώριμης διαδικασίας και της απλής τεχνικής διαδρομής. Ωστόσο, καθώς το μέγεθος του χαρακτηριστικού συνεχίζει να συρρικνώνεται, εμφανίζονται σταδιακά ελαττώματα όπως τα έμφυτα χαρακτηριστικά υψηλής αντοχής του πολυσυριτίου και η έλλειψη συμβατότητας με υλικά υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς (υψηλής Κ).

Προχωρημένες μεταλλικές πύλες: Για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί των πύλων πολυσυριτών, η βιομηχανία στρέφεται σε μεταλλικά υλικά με χαμηλή αντίσταση, υψηλή αγωγιμότητα και καλή συμβατότητα της διαδικασίας. Για παράδειγμα, μέταλλα όπως το βολφραμικό (W), το τιτάνιο (Ti), το ταντάλιο (TA), το κοβάλτιο (CO) ή τα αντίστοιχα μεταλλικά πυριτικά, εισάγονται σταδιακά στη διαδικασία για την ικανοποίηση των απαιτήσεων των τσιπ χαμηλής ισχύος και υψηλής απόδοσης.

Υλικά προσαρμογής λειτουργίας εργασίας: Για να επιτευχθεί πιο ακριβής ρύθμιση τάσης κατωφλίου (VT), οι σχεδιαστές συχνά επιλέγουν μεταλλικά στρώματα με διαφορετικές λειτουργίες εργασίας για συσκευές MOS τύπου N και P-τύπου. Αυτός ο διαφοροποιημένος σχεδιασμός στην επιλογή υλικού βελτιστοποιεί την απόδοση της συσκευής για βέλτιστη χρήση σε διαφορετικές εφαρμογές κυκλώματος.

Λεπτομερής εξήγηση των βασικών διαδικασιών κατασκευής πύλης
0010-20129 6 "
Καθώς η κατασκευή ημιαγωγών εισέρχεται στην εποχή της ακρίβειας νανοκλίμακας, η κατασκευή δομής πύλης έχει γίνει ένας βασικός τεχνολογικός σύνδεσμος που ενσωματώνει τη διαχείριση υλικών ακριβείας και τη διαδικασία κατασκευής υψηλής ακρίβειας.

1. Απομονία ατομικής στρώσης (ALD): Η τεχνολογία ALD προετοιμάζει εξαιρετικά λεπτή και ομοιόμορφη υψηλής διηλεκτρικής σταθερής μόνωσης (όπως οξείδιο του Hafnium) και μεταλλικές μεμβράνες μέσω μιας ακριβούς διαδικασίας εναπόθεσης ατομικού στρώματος με ατομική στρώση. Τα πλεονεκτήματα της ALD βρίσκονται στην ομοιομορφία του πάχους του φιλμ και στον λεπτό έλεγχο της διεπαφής, γεγονός που μειώνει σημαντικά το ρεύμα διαρροής και την κατανάλωση ενέργειας στον κόμβο της νανοκλίμακας.

2. Χημική μηχανική στίλβωση (CMP): Στη διαδικασία προετοιμασίας της πύλης, η διαδικασία CMP ισοπεδώνει την επιφάνεια του υλικού της πύλης για να εξασφαλίσει την επιπεδότητα της διεπαφής μεταξύ της πύλης και άλλων δομών. Αυτή η διαδικασία αποφεύγει τη ρύπανση και τη διαδικασία ασυμβατότητα των μεταλλικών υλικών στην επακόλουθη διαδικασία παραγωγής και διασφαλίζει τη σταθερότητα της απόδοσης και της απόδοσης της συσκευής.

3. Τεχνολογία χάραξης διαμόρφωσης και ακρίβειας: Τεχνολογία φωτολιθογραφίας σε συνδυασμό με ξηρή διαδικασία χάραξης για την ολοκλήρωση του ορισμού της πύλης της λεπτής δομής. Κατά τη νανοκλίμακα, η ακρίβεια του ελέγχου γραμμής και η σταθερότητα της τοπογραφίας Etch είναι κρίσιμες, η οποία όχι μόνο επηρεάζει την απόδοση της συσκευής, αλλά και τη συνολική αξιοπιστία του τσιπ.