Kapu -oxid - Gate oxide

A kapu-oxid a dielektromos réteg, amely elválasztja a kapu terminál egy MOSFET (fém-oxid-félvezető térvezérlésű tranzisztor) az alapul szolgáló forrás és nyelő terminálok, valamint a vezetőképes csatorna, amely összeköti forrás és a nyelő, amikor a tranzisztor bekapcsol . A kapu -oxid a csatorna szilíciumának termikus oxidációjával keletkezik, hogy vékony (5-10 nm) szigetelő szilícium -dioxid -réteget képezzen . A szigetelő szilícium-dioxid réteg az önkorlátozó oxidációs folyamat során jön létre, amelyet a Deal – Grove modell ír le . Ezt követően egy vezetőképes kapuanyagot helyeznek el a kapu -oxid felett, hogy létrehozzák a tranzisztorot. A kapu -oxid dielektromos rétegként szolgál, így a kapu akár 1–5 MV/cm keresztirányú elektromos mezőt is képes fenntartani a csatorna vezetőképességének erős módosítása érdekében .

A kapu felett oxid egy vékony elektróda réteg készült vezeték , amely lehet alumínium , egy erősen adalékolt szilícium , egy tűzálló fém , például volfrám , a szilicid ( Tisi , Mosi 2 , Tasi vagy WSI 2 ) vagy egy szendvicset ezen rétegek. Ezt a kapuelektródát gyakran "kapufémnek" vagy "kapuvezetőnek" nevezik. A kapuvezető elektróda geometriai szélességét (az áramlás irányára keresztirányú) fizikai kapuszélességnek nevezzük. A fizikai kapuszélesség kissé eltérhet a tranzisztor modellezéséhez használt elektromos csatorna szélességétől, mivel a csillogó elektromos mezők hatással lehetnek a közvetlenül a kapu alatt lévő vezetőkre.

A kapu -oxid elektromos tulajdonságai kritikusak a kapu alatti vezetőképes csatorna -régió kialakulásához. Az NMOS típusú eszközökben a kapu-oxid alatti zóna egy vékony n-típusú inverziós réteg a p-típusú félvezető szubsztrátum felületén . Ez által indukált a-oxid elektromos mező az Applied kapu feszültség V G . Ezt inverziós csatornának nevezik. Ez a vezetési csatorna, amely lehetővé teszi az elektronok áramlását a forrásból a lefolyóba.

A kapu -oxid réteg túlfeszítése, amely a MOS -eszközök gyakori meghibásodási módja, a kaputöréshez vagy a feszültség okozta szivárgási áramhoz vezethet .

Történelem

Az első MOSFET-et (fém-oxid-félvezető terepi hatású tranzisztor vagy MOS tranzisztor) Mohamed Atalla egyiptomi mérnök és Dawon Kahng koreai mérnök találta fel a Bell Labs- ban 1959-ben. 1960-ban Atalla és Kahng gyártotta az első MOSFET-et kapu-oxiddal vastagsága 100 nm , a kapu hossza pedig 20  µm . 1987 -ben Bijan Davari vezetett egy IBM kutatócsoportot, amely bemutatta az első 10 nm -es kapu -oxid vastagságú MOSFET -et , volfrám -kapu technológiát alkalmazva.

Hivatkozások

  1. ^ A szilárdtest-elektronika alapjai , Chih-Tang Sah. World Scientific, először megjelent 1991, újranyomva 1992, 1993 (pbk), 1994, 1995, 2001, 2002, 2006, ISBN  981-02-0637-2 . - ISBN  981-02-0638-0 (PBK).
  2. ^ "1960 - Fém -oxid félvezető (MOS) tranzisztor bemutatása" . A szilícium motor . Számítógép -történelem Múzeum . Letöltve: 2019. szeptember 25 .
  3. ^ Sze, Simon M. (2002). Félvezető eszközök: fizika és technológia (PDF) (2. kiadás). Wiley . o. 4. ISBN 0-471-33372-7.
  4. ^ Davari, Bijan ; Ting, Chung-Yu; Ahn, Kie Y .; Basavaiah, S .; Hu, Chao-Kun; Taur, Yuan; Szóember, Máté R .; Aboelfotoh, O. (1987). "Submicron Tungsten Gate MOSFET 10 nm kapu -oxiddal" . 1987 Szimpózium a VLSI technológiáról. Műszaki iratok összefoglalója: 61–62.