Основы технологии производства КМОП СБИС

Технология производства комплиментарных МОП структурзаключается в формировании n- и p- канальных транзисторов на одном кристалле.

По сравнению с n- канальными МОП ИС КМОП схемы имеют ряд преимуществ. Они потребляют меньшую мощность, имеют большую помехоустойчивость и высокую нагрузочную способность по выходу.

К их недостаткам следует отнести несколько меньшую степень интеграции и большее время переключения, т. к. на каждый функциональный элемент приходится дополнительная площадь. Используются КМОП СБИС в основном в качестве цифровых логических элементов.

Рассмотрим основные технологические этапы производства КМОП СБИС на примере создания инвертора. Схема инвертора и его поперечное сечение приведены на рис. 1, 2.

Рис. 1.

Рис. 2.

В подложке n - типа проводимости формируют p - канальный транзистор. Комплиментарный n - канальный транзистор формируют в p - области, которая создается на той же самой подложке. Область p - типа проводимости, выступающая в роли подложки n - канального транзистора, называется карманом. Затворы обоих транзисторов соединяются друг с другом и образуют вход инвертора. Соединенные стоки транзисторов являются выходом инвертора. Транзисторы имеют пороговые напряжения V_tn > 0 и V_tp < 0.

При отсутствии напряжения на входе V_i= 0 n - канальный транзистор закрыт (V_i << V_tn), а p - канальный транзистор открыт, т. к. его затвор находится под более отрицательным потенциалом, чем сток и подложка. Следовательно, при V_i= 0 напряжение на выходе инвертора V0 равно напряжению питания V₀= V_dd. Увеличивая напряжение на входе инвертора, мы закрываем p- канальный транзистор (V_i - V_dd) > - |V_tp| и открываем n - канальный. Таким образом при V_i > (V_dd - |V_tp|) напряжения на выходе инвертора и общей шине V_ss будут равны друг другу, что соответствует логическому нулю.

Обратите внимание, что в любом логическом состоянии один из транзисторов всегда закрыт и ток через инвертор не протекает, а, следовательно, потребляемая им мощность крайне незначительна.