Проектирование аналоговых блоков интегральных схем с низким напряжением питания

• Автор: Русанов, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 98 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ АНАЛОГОВЫХ ИС С НИЗКИМ

НАПРЯЖЕНИЕМ ПИТАНИЯ

1Л Тенденции развития микроэлектроники

1.2 Мощность рассеивания

1.3 Аналоговые схемы в короткоканальных технологиях

1.3.1 Модуляция длины канала транзистора в субмикронных технологиях

1.3.2 Проблема высокого порогового напряжения

Выводы к главе

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА СПОСОБА СНИЖЕНИЯ ПОРОГОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ МОПТ

2.1 МОПТ с электрически соединенными затвором и карманом
2.2 Физические явления и процессы в структуре МОПТ при электрическом соединении затвора и кармана
2.3 Р-канальный МОПТ с электрическим соединением затвора и кармана
2.4 Физическая реализация МОПТ с электрическим соединением кармана и затвора
Выводы к главе
ГЛАВА 3 МОДЕЛЬ МОПТ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИ СОЕДИНЕННЫМИ ЗАТВОРОМ И КАРМАНОМ
3.1 Общие сведения
3.2 Алгоритм разработки макромодели МОПТ с электрически соединенными затвором и карманом
3.3 Вольт-амперные характеристики компонент тока
3.4 Аппроксимация зависимостей компонент выходного тока от напряжения на затворе

3.4.1 Аппроксимация зависимости компоненты тока в глубине кармана от напряжения на затворе
3.4.2 Аппроксимация зависимости тока в канальной области от напряжения на затворе
3.5 Макромодель МОПТ с электрическим соединением затвора и
кармана
Выводы к главе
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА БЛОКА ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ МОПТ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИ СОЕДИНЕННЫМИ
ЗАТВОРОМ И КАРМАНОМ
4.1 Общие сведения о операционных усилителях
4.1.1 Дифференциальный усилитель
4.1.2 Выходной каскад ОУ
4.3 Разработка операционного усилителя
4.3.1 Обоснование выбора технологического процесса
4.3.2 Описание протипа
4.3.3 ОУ на МОПТ с электрически соединенными карманом и затвором
4.3.4 Характеризация схем ОУ
4.3.5 Топологическое проектирование ОУ на МОПТ с электрически соединенными затвором и карманом
4.4 Анализ результатов
Выводы к главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Приложение
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Номенклатура современных полупроводниковых изделий очень разнообразна: от электронных компонентов (транзисторы, диоды и т.п.) до интегральных схем (ИС) с высокой степенью интеграции. На сегодняшний день, одними из наиболее востребованных являются ИС цифровой обработки сигналов - цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи (ЦАП и АЦП).
Рост требований современной электронной индустрии к скорости обработки сигналов привел к появлению на рынке ИС АЦП с быстродействием более 200 МБРЭ. Столь высокие скорости выборок при приемлемом энергопотреблении обусловлены особенностями их схемотехники и передовыми технологиями изготовления ИС. Отечественная электронная промышленность обладает рядом таких технологических процессов (например, короткоканальные 180 и 90 нм технологические процессы ОАО «НИИМЭ и «Микрон»). Несмотря на это, существующий рынок АЦП в России представлен в основном зарубежными изделиями, причем даже в этом секторе доступ к скоростным АЦП ограничен. Имеющиеся решения в основном предназначены для применения в специальной аппаратуре, при этом разрабатываемые в последнее время АЦП в большей степени закрывают потребности в элементной базе, разработанной несколько лет назад, и не соответствует современным требованиям.
Основным сдерживающим фактором в развитии разработок отечественных высокоскоростных АЦП является дефицит теоретических основ проектирования аналоговых схем в короткоканальных технологиях. Современные поколения технологических процессов предлагают низкое напряжение питания (1.8 В и менее), которого часто бывает недостаточно для достижения приемлемых технических характеристик аналоговой схемы.

Продолжение таблицы 2.

19. Удаление фоторезиста
20. Диффузионная разгонка фосфора при 1100°С в атмосфере азота
21. Фотолитографическое создание маски для имплантации фосфора в истоковую и высоколегированную стоковую области
22. Ионное легирование фосфором: доза Ц = 1000 мкКл/см , энергия ионов Е = 90 кэВ
23. Удаление фоторезиста
24. Диффузия фосфора в атмосфере азота
25. Осаждение защитного окисла
26. Фотолитографическое формирование маски для вытравливания контактных окон
27. Травление оксида кремния: протравить до кремния
28. Удаление фоторезиста
29. Осаждение алюминия
30. Фотолитографическое создание маски для травления алюминия
31. Травление алюминия
32. Удаление фоторезиста
Исследование проведено для различных значений длины затвора п-канального МОПТ - 0,18, 0,25, 0,50, 1,00 мкм [68 - 70]. Толщина подзатворного оксида 35 А. Ширина затвора модели транзистора 1 мкм. Целью исследования является изучение особенностей работы МОПТ при электрическом соединении затвора с карманом и снятие его характеристик. Электрические параметры модели транзисторной структуры определялись по вольтамперным характеристикам.