Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов
Предложена структура преобразования топологической информации для цифровой литографии. Разработаны метод формирования трехмерных структур кремний-на-изоляторе и элементы управления автоэмиссионного микрокатода....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52488 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов / А.А. Дружинин, В.И. Голота, И.Т. Когут, С.В. Сапон, Ю.М. Ховерко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 5. — С. 43-49. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860212235576541184 |
|---|---|
| author | Дружинин, А.А. Голота, В.И. Когут, И.Т. Сапон, С.В. Ховерко, Ю.М. |
| author_facet | Дружинин, А.А. Голота, В.И. Когут, И.Т. Сапон, С.В. Ховерко, Ю.М. |
| citation_txt | Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов / А.А. Дружинин, В.И. Голота, И.Т. Когут, С.В. Сапон, Ю.М. Ховерко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 5. — С. 43-49. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Предложена структура преобразования топологической информации для цифровой литографии. Разработаны метод формирования трехмерных структур кремний-на-изоляторе и элементы управления автоэмиссионного микрокатода.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:14:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 5
43
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
19.05 2008 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Ï. Â. ÏÀÙÅÍÊÎ
(ÍÈÈ ÿäåðíîé ôèçèêè, ã. Ìîñêâà)
Ä. ò. í. À. À. ÄÐÓÆÈÍÈÍ, Â. È. ÃÎËÎÒÀ, ê. ò. í. È. Ò. ÊÎÃÓÒ,
Ñ. Â. ÑÀÏÎÍ, ê. ò. í. Þ. Ì. ÕÎÂÅÐÊÎ
Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ, ÍÓ �Ëüâîâñêàÿ ïîëèòåõíèêà�;
ã. Èâàíî-Ôðàíêîâñê, Ïðèêàðïàòñêèé ÍÓ
E-mail: druzh@polynet.lviv.ua
ÏÐÈÁÎÐÍÎ-ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÎÅ ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈÅ
ÀÂÒÎÝÌÈÑÑÈÎÍÍÛÕ ÊÐÅÌÍÈÅÂÛÕ ÌÈÊÐÎÊÀÒÎÄÎÂ
Ïðåäëîæåíà ñòðóêòóðà ïðåîáðàçîâàíèÿ
òîïîëîãè÷åñêîé èíôîðìàöèè äëÿ öèôðî-
âîé ëèòîãðàôèè. Ðàçðàáîòàíû ìåòîä
ôîðìèðîâàíèÿ òðåõìåðíûõ ñòðóêòóð
êðåìíèé-íà-èçîëÿòîðå è ýëåìåíòû óïðàâ-
ëåíèÿ àâòîýìèññèîííîãî ìèêðîêàòîäà.
Àâòîýìèññèîííûå êðåìíèåâûå ìèêðîêàòîäû ÿâ-
ëÿþòñÿ êëþ÷åâûì ýëåìåíòîì â ñèñòåìàõ öèôðîâîé
ëèòîãðàôèè [1]. Äëÿ òàêîé ëèòîãðàôèè ýôôåêòèâíàÿ
ñêîðîñòü ïåðåäà÷è òîïîëîãè÷åñêîé èíôîðìàöèè â
öåïè �ÑÀÏÐ�êàíàë�ìèêðîêàòîä� íàõîäèòñÿ â òå-
ðàáèòíîì äèàïàçîíå [2].  íàñòîÿùåå âðåìÿ äîñòè÷ü
òàêîé ñêîðîñòè ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè òåõíè÷åñêè
ñëîæíî. Ïîýòîìó ïðîâåäåíèå êîìïëåêñíûõ èññëåäî-
âàíèé ïî ðàçðàáîòêå êàê ñòðóêòóðû ñèñòåìû ïðåîá-
ðàçîâàíèÿ òîïîëîãè÷åñêîé èíôîðìàöèè â ñèñòåìàõ
öèôðîâîé ëèòîãðàôèè, òàê è åå îòäåëüíûõ ýëåìåí-
òîâ, ñ âîçìîæíîñòüþ èõ òåõíè÷åñêîé ðåàëèçàöèè
ÿâëÿåòñÿ àêòóàëüíîé ïðîáëåìîé, êîòîðîé è ïîñâÿùå-
íà äàííàÿ ðàáîòà.
Ñòðóêòóðà ñèñòåìû ïðåîáðàçîâàíèÿ
òîïîëîãè÷åñêîé èíôîðìàöèè
Ðåçóëüòàòû ïðîåêòèðîâàíèÿ èíòåãðàëüíûõ ñõåì
(ÈÑ) â ÑÀÏÐ-ñèñòåìàõ çàïèñûâàþòñÿ â ôàéëû ñòàí-
äàðòíîãî ôîðìàòà, íàïðèìåð GDS-2 [3]. Ôàéëû õðà-
íÿò òîïîëîãè÷åñêóþ èíôîðìàöèþ, êîòîðàÿ ïðåîáðà-
çóåòñÿ, è èñïîëüçóþòñÿ äëÿ óïðàâëåíèÿ ïðîåêöèîí-
íîé ëèòîãðàôèåé, êàê ýòî ïîêàçàíî íà ðèñ. 1.
Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ áîëüøèõ ÈÑ íåîáõîäèìî îò 20
äî 30 ôîòîøàáëîíîâ, ñëîæíîñòü è ñòîèìîñòü êîòî-
ðûõ íåñîèçìåðèìî âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì ðàçðå-
øàþùåé ñïîñîáíîñòè ëèòîãðàôèè. Îäíèì èç âîç-
ìîæíûõ ïóòåé óìåíüøåíèÿ çàòðàò íà ëèòîãðàôèþ
ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå òåõíîëîãèé ïðÿìîé çàïèñè áåç
èñïîëüçîâàíèÿ ôîòîøàáëîíîâ. Òàê, â [1] äëÿ ýêñïî-
çèöèè ôîòîðåçèñòà ïðåäëàãàåòñÿ èñïîëüçîâàòü àâòî-
ýìèññèîíûå ìèêðîêàòîäû îäèíàêîâûõ ðàçìåðîâ, êî-
òîðûå èíòåãðèðîâàíû ñî ñõåìàìè óïðàâëåíèÿ è ïà-
ìÿòè, èçãîòîâëåííûìè ïî êîìïëåìåíòàðíîé ìåòàëë-
îêèñåë-ïîëóïðîâîäíèêîâîé (ÊÌÎÏ) òåõíîëîãèè.
Äëÿ ýêñïîçèöèè êðåìíèåâîé ïëàñòèíû ∅300 ìì ìî-
íîõðîìíûìè ïèêñåëàìè ðàçìåðîì α=25 íì ñ 5-áè-
òîâûì öâåòîì è äîïóñêîì íà ñîâìåùåíèå λ=50 íì
ðàñ÷åòíûå ñêîðîñòè ïåðåäà÷è òîïîëîãè÷åñêîé èí-
ôîðìàöèè ñîñòàâëÿþò 10 Òáèò/c [2]. Äëÿ ñíèæåíèÿ
ñêîðîñòè ïðåäëàãàåòñÿ ïðîãðàììíî ñæèìàòü èíôîð-
ìàöèþ äëÿ êàæäîãî òîïîëîãè÷åñêîãî ñëîÿ, ïîìåùàòü
åå â DRAM-ïàìÿòü êîìïüþòåðà îáúåìîì 64 Ãáèò, à
çàòåì ïåðåäàâàòü íà àïïàðàòíûå ñõåìû ðàçæàòèÿ, êî-
òîðûå èíòåãðèðîâàíû ñî ñõåìàìè óïðàâëåíèÿ ìèê-
ðîêàòîäàìè íà îäíîì êðèñòàëëå [2, 4, 5]. Îäíàêî òà-
êàÿ èíòåãðàöèÿ ñõåì, à òàêæå èõ èçãîòîâëåíèå ïî
ÊÌÎÏ-òåõíîëîãèè è îáåñïå÷åíèå äîïóñòèìûõ òåï-
ëîâûõ ðåæèìîâ ðàáîòû, ÿâëÿåòñÿ òåõíîëîãè÷åñêè è
òåõíè÷åñêè ñëîæíîé çàäà÷åé.
 öèôðîâîé ëèòîãðàôèè ôóíêöèþ ôîòîøàáëîíà
âûïîëíÿþò ìàòðèöû ìèêðîêàòîäîâ ñî ñõåìàìè óï-
ðàâëåíèÿ è ïàìÿòè.  ÿ÷åéêè ïàìÿòè çàïèñûâàåòñÿ
èíôîðìàöèÿ î òîïîëîãèè ÈÑ. Äëÿ àâòîýìèññèîííî-
ãî ðåæèìà ðàáîòû ìèêðîêàòîäîâ íåîáõîäèì âûñîêèé
âàêóóì (10�6 òîðð), êîòîðûé ïðîùå ïîääåðæèâàòü â
íåáîëüøèõ îáúåìàõ. Èñõîäÿ èç ýòîãî, öåëåñîîáðàç-
íî ôîðìèðîâàòü ìàòðèöû àâòîýìèññèîííûõ ìèêðî-
êàòîäîâ, ñõåìû óïðàâëåíèÿ è ïàìÿòü íà îòäåëüíûõ
êðèñòàëëàõ, íàïðèìåð, ðàçìåðîì 10×10 ìì íà ïëàñ-
òèíå ∅100 ìì, èçãîòîâëåííîé ïî òåõíîëîãèè êðåì-
íèé-íà-èçîëÿòîðå (ÊÍÈ). Ñêîðîñòü ïåðåäà÷è èíôîð-
ìàöèè â ýòîì ñëó÷àå áóäåò 1,11 Òáèò/c. Èñïîëüçîâà-
íèå 1-áèòíûõ ïèêñåëîâ óìåíüøèò ñêîðîñòü ïåðåäà-
÷è èíôîðìàöèè äî 0,22 Òáèò/c, à 16-êàíàëüíàÿ ëè-
íèÿ ïåðåäà÷è ñíèçèò åå äî 13,89 Ãáèò/c. Êðîìå òîãî,
äëÿ ýêñïîçèöèè ýëåìåíòîâ ñ êðèòè÷åñêèìè ðàçìåðà-
ìè, ýëåìåíòîâ ñ ýôôåêòàìè �áëèçîñòè�, êîíòóðíûõ
ýëåìåíòîâ, àêòèâíûõ ïðèáîðíûõ ñòðóêòóð è èçîëÿ-
öèîííûõ îáëàñòåé ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïèêñåëû êàê
GDS
Ôèëüòðàöèÿ
i-ãî ñëîÿ GDSi
Ãåîìåòðè÷åñêèå
ïðåîáðàçîâàíèÿ
VSB,
MEBES
Ëèòîãðàôèÿ
i-ãî ñëîÿ
1 2 3 4
56
Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðà ñèñòåìû ïðåîáðàçîâàíèÿ òîïîëîãè÷å-
ñêîé èíôîðìàöèè:
1 � èåðàðõè÷åñêèé ôîðìàò äàííûõ GDS-2; 2 � ôèëüòðàöèÿ äàí-
íûõ ³-ãî òîïîëîãè÷åñêîãî ñëîÿ; 3 � �ïëîñêèé� ôîðìàò äàííûõ
GDS-2; 4 � ðàçáèâêà òîïîëîãè÷åñêèõ ïðèìèòèâîâ íà ôðàãìåí-
òû è çàìåíà èõ ïðÿìîóãîëüíèêàìè; 5 � VSB-, MEBES-ôîðìàòû
äàííûõ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ôîòîøàáëîíîâ; 6 � ëèòîãðàôèÿ ³-ãî
ñëîÿ òîïîëîãèè ñ èñïîëüçîâàíèåì ôîòîøàáëîíîâ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 5
44
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
ðàçíûõ ðàçìåðîâ, òàê è ñ ðàçíûì âðåìåíåì ýêñïîçè-
öèè. Ðàçíîå âðåìÿ ýêñïîçèöèè ìîæíî çàêðåïèòü çà
êàíàëàìè, ïî êîòîðûì ïåðåäàåòñÿ èíôîðìàöèÿ î ïèê-
ñåëàõ îäíîãî ðàçìåðà, è â ðåçóëüòàòå ïîëó÷èòü òåõ-
íè÷åñêè ðåàëèçóåìûå ñêîðîñòè ïåðåäà÷è èíôîðìà-
öèè, ïðèâåäåííûå â òàáëèöå.
Äëÿ ðåàëèçàöèè óêàçàííûõ ñêîðîñòåé ïåðåäà÷è
èíôîðìàöèè ïðåäëàãàåòñÿ ñòðóêòóðà ñèñòåìû ïðå-
îáðàçîâàíèÿ òîïîëîãè÷åñêîé èíôîðìàöèè, êîòîðàÿ
ïîêàçàíà íà ðèñ. 2.
Ñîãëàñíî ðèñ. 2, â èñõîäíîì ÑÀÏÐ-ôàéëå âûáè-
ðàåòñÿ ³-é ñëîé òîïîëîãèè è ôîðìèðóåòñÿ âûõîäíîé
ôàéë GDSi â �ïëîñêîì� ôîðìàòå GDS-2. Ôàéë GDSi
ïðåîáðàçóåòñÿ â ðàñòðîâûé ñ ïèêñåëàìè ðàçìåðîì α.
Ðåçóëüòàò ðàñòåðèçàöèè çàïèñûâàåòñÿ â ²Ò-ôàéë,
êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ðàñòðîâûì, ìîíîõðîìíûì ñ 1-áè-
òîâûì öâåòîì. Ôîðìàò èìååò ñëåäóþùóþ ñòðóêòó-
ðó: çàãëàâèå (íîìåð ñëîÿ, ðàçìåð ïèêñåëà, øèðèíà
ðàñòðà â ïèêñåëàõ, äëèíà ðàñòðà â ïèêñåëàõ), çàïèñü
(ïèêñåë 1-áèòîâûé). Èíôîðìàöèÿ èç BIT-ôàéëà ïî-
ñòóïàåò íà áëîê îïòèìèçàöèè ïîêðûòèÿ òîïîëîãè÷å-
ñêèõ ïðèìèòèâîâ ïèêñåëàìè èç çàäàííîãî íàáîðà ðàç-
ìåðîâ (1α, 2α, 4α, 8α, 16α). Òîïîëîãèÿ è òåõíîëîãèÿ
èçãîòîâëåíèÿ ìèêðîêàòîäîâ, êîòîðûå ïðè ýêñïîçè-
öèè ôîðìèðóþò ïèêñåëû ðàçíûõ ðàçìåðîâ, îïèñàíà
â [7, 8], à ñàì ñïîñîá ýêñïîçèöèè � â [9].
Ôàéë BITO � ñ îïòèìèçèðîâàííûì ïîêðûòèåì
òîïîëîãè÷åñêèõ ïðèìèòèâîâ, ðàñòðîâûé ñ ïèêñåëà-
ìè ðàçíûõ ðàçìåðîâ è 4-áèòîâûì öâåòîì. Ñòðóêòóðà
ôîðìàòà ôàéëà: çàãëàâèå (íîìåð ñëîÿ, øèðèíà ðàñ-
òðà â ïèêñåëàõ ìèíèìàëüíîãî ðàçìåðà, äëèíà ðàñòðà
â ïèêñåëàõ ìèíèìàëüíîãî ðàçìåðà, êîä ïèêñåëà 1,
ðàçìåð ïèêñåëà 1, êîä ïèêñåëà 2, ðàçìåð ïèêñåëà 2,
� êîä ïèêñåëà 16, ðàçìåð ïèêñåëà 16), çàïèñü (êîä
ïèêñåëà). Ôàéë ²ÒO ïîñòóïàåò íà áëîê ôèëüòðàöèè,
â êîòîðîì âûäåëÿþòñÿ ïèêñåëû òîëüêî îäíîãî ðàç-
ìåðà è çàïèñûâàþòñÿ â ôàéë BITC.
Ôàéë BITC � ðàñòðîâûé, ìîíîõðîìíûé ñ 1-áè-
òîâûì öâåòîì. Ôîðìàò èìååò ñëåäóþùóþ ñòðóêòó-
ðó: çàãëàâèå (íîìåð ñëîÿ, êîä êàíàëà), çàïèñü (ïèê-
ñåë 1-áèòíûé). Èíôîðìàöèÿ èç ôàéëà BITC ïî 16
êàíàëàì çàïèñûâàåòñÿ â ñòàòè÷åñêóþ ïàìÿòü ìèêðî-
êàòîäîâ. Äëÿ ýêñïîçèöèè îäíîé ïîëîñû øèðèíîé 10 ìì
íà ïëàñòèíå ñ ôîòîðåçèñòîì, êîòîðàÿ ïåðåìåùàåòñÿ
äèñêðåòíî ñ øàãîì, ðàâíûì α=25 íì, ìîæåò èñïîëü-
çîâàòüñÿ ìàòðèöà ñ 16 ðÿäàìè ìèêðîêàòîäîâ. Ðàçìå-
ðû è ðàñïîëîæåíèå ìèêðîêàòîäîâ âûáèðàþòñÿ òàê,
÷òîáû ìîæíî áûëî ñôîðìèðîâàòü 8 ðÿäîâ ïî 400
ïèêñåëîâ 25 íì, 4 ðÿäà ïî 200 ïèêñåëîâ 50 íì, 2 ðÿäà
ïî 100 ïèêñåëîâ 100 íì, 1 ðÿä èç 50 ïèêñåëîâ 200 íì
è 1 ðÿä èç 25 ïèêñåëîâ 400 íì. Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ
ìèêðîêàòîäîâ â òàêîé ìàòðèöå ïîêàçàíà â [8].
Èíôîðìàöèÿ, çàïèñàííàÿ â ñòàòè÷åñêóþ ïàìÿòü
ìèêðîêàòîäîâ, èñïîëüçóåòñÿ áëîêîì ñèíõðîíèçàöèè
äëÿ ñîãëàñîâàíèÿ ïåðåìåùåíèÿ ïëàñòèíû ñ ôîòîðå-
çèñòîì è âêëþ÷åíèÿ/âûêëþ÷åíèÿ àâòîýìèññèîííûõ
ìèêðîêàòîäîâ. Ïîñëåäîâàòåëüíàÿ ýêñïîçèöèÿ íà ôî-
òîðåçèñòå ïèêñåëîâ ðàçíûõ ðàçìåðîâ ôîðìèðóåò ³-é
ñëîé òîïîëîãèè è òàêèì îáðàçîì âûïîëíÿåò ôóíê-
öèþ ëèòîãðàôèè. Òîïîëîãè÷åñêàÿ èíôîðìàöèÿ âíà-
÷àëå ïðåîáðàçîâûâàåòñÿ àâòîíîìíî (ýòàïû Off-line
íà ðèñ. 2), à çàòåì � ñîãëàñîâàííî âî âðåìåíè ñ ëè-
òîãðàôè÷åñêèì ïðîöåññîì (ýòàïû On-line).
Òåõíîëîãèÿ ôîðìèðîâàíèÿ ëîêàëüíûõ
ÊÍÈ-ñòðóêòóð
Ôîðìèðîâàòü àâòîýìèññèîííûå êðåìíèåâûå ìèê-
ðîêàòîäû, ñõåìû óïðàâëåíèÿ è ïàìÿòè öåëåñîîáðàç-
íî íà ÊÍÈ-ñòðóêòóðàõ, êîòîðûå èìåþò ïîíèæåííîå
ýíåðãîïîòðåáëåíèå è ïîâûøåííîå áûñòðîäåéñòâèå.
Äëÿ ñîçäàíèÿ ÊÍÈ-ñòðóêòóð èñïîëüçóþòñÿ ÊÍÈ-ïëà-
ñòèíû. Ñîâðåìåííûå ìåòîäû èçãîòîâëåíèÿ ÊÍÈ-
ïëàñòèí (SIMOX, ELTran, Smurt Cut) ïðåäóñìàòðè-
âàþò îáðàçîâàíèå ñïëîøíûõ ÊÍÈ-ïëåíîê íà ïîâåðõ-
íîñòè êðåìíèåâîé ïëàñòèíû è èñïîëüçóþò óíèêàëü-
íîå òåõíîëîãè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå. Îäíàêî àíàëèç
ðåàëüíûõ òîïîëîãèé ïîêàçûâàåò, ÷òî â àêòèâíûõ ïðè-
áîðíûõ ñòðóêòóðàõ èñïîëüçóåòñÿ ìåíåå 40% ïëîùà-
äè, à îñòàëüíàÿ ÷àñòü îñòàåòñÿ èçîëÿöèîííûì ìàòå-
ðèàëîì. Ïîýòîìó àêòóàëüíûì ÿâëÿåòñÿ ïîèñê ìåòî-
GDS
Ôèëüòðàöèÿ
i-ãî ñëîÿ GDSi
Ðàñòåðèçà-
öèÿ BIT
Îïòèìèçà-
öèÿ BITÎ
Ôèëüòðàöèÿ
i-ãî ñëîÿ BITÑ
1
2
16
�
Ñèíõðîíè-
çàöèÿ
Ëèòîãðàôèÿ
i-ãî ñëîÿ
1
2
16
�
1
2
16
�
Çàïèñü â ïàìÿòü
ìèêðîêàòîäîâ
�
Off-line � � On-line �
Ðèñ. 2. Ñòðóêòóðà ñèñòåìû ïðåîáðàçîâàíèÿ òîïîëîãè÷åñêîé èíôîðìàöèè äëÿ öèôðîâîé ëèòîãðàôèè
Ðàçìåð
ïèêñåëà
Êîëè-
÷åñòâî
êàíàëîâ
Êîëè÷åñòâî
ðàçðÿäîâ
óïðàâëåíèÿ
ýêñïîçèöèåé
Êîýôôèöèåíò
ïîêðûòèÿ
ïëîùàäè
ïèêñåëàìè
Ñêîðîñòü
ïåðåäà÷è
èíôîðìàöèè,
Ìáèò/c
α 8 3 0,14 243,1
2α 4 2 0,26 451,4
4α 2 1 0,30 520,8
8α 1 0 0,12 208,4
16α 1 0 0,08 69,5
Ïðèìå÷àíèå. α � ðàçìåð ïèêñåëà, îïðåäåëÿþùèé ðàçðåøåíèå
ëèòîãðàôèè.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 5
45
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
äîâ ëîêàëüíîãî ôîðìèðîâàíèÿ ÊÍÈ-ñòðóêòóð íà ïëà-
ñòèíå â ìåñòàõ, ãäå äîëæíû áûòü ðàçìåùåíû àêòèâ-
íûå ïðèáîðíûå ýëåìåíòû.
Àâòîðàìè ðàçðàáîòàí ìåòîä ôîðìèðîâàíèÿ ÊÍÈ-
ñòðóêòóð íà îñíîâå ëîêàëüíîãî òåðìè÷åñêîãî îêèñ-
ëåíèÿ êðåìíèÿ ïîä ïîâåðõíîñòüþ ïëàñòèíû ÷åðåç ãî-
ðèçîíòàëüíûå òóííåëè. Íà ðèñ. 3 ïîêàçàíû ðåçóëü-
òàòû êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ñëåäóþùåé
ïîñëåäîâàòåëüíîñòè áàçîâûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïå-
ðàöèé ýòîãî ìåòîäà:
à) îñàæäåíèå ñëîÿ Si3N4 íà êðåìíèåâóþ ïëàñòè-
íó 1, íà êîòîðîé ìåòîäîì ôîòîëèòîãðàôèè è ïëàçìî-
õèìè÷åñêîãî òðàâëåíèÿ ôîðìèðóþò îêíà íåîáõîäè-
ìîé äëèíû øèðèíîé 1 ìêì;
á) àíèçîòðîïíîå ïëàçìîõèìè÷åñêîå òðàâëåíèå íåçà-
ìàñêèðîâàííûõ ó÷àñòêîâ ïëàñòèíû íà ãëóáèíó 1,5 ìêì;
â) îñàæäåíèå ñëîÿ Si3N4 òîëùèíîé 0,02 ìêì;
ã) ôîòîëèòîãðàôèÿ è îñàæäåíèå ñëîÿ îêèñëà êðåì-
íèÿ SiO2 òîëùèíîé 0,02 ìêì íà ãîðèçîíòàëüíóþ ïî-
âåðõíîñòü ïëàñòèíû;
ä) àíèçîòðîïíîå ïëàçìîõèìè÷åñêîå òðàâëåíèå
Si3N4 íà äíå ïðîòðàâëåííûõ ùåëåé â ïëàñòèíå;
å) àíèçîòðîïíîå ïëàçìîõèìè÷åñêîå òðàâëåíèå
êðåìíèÿ äëÿ óâåëè÷åíèÿ ãëóáèíû ïðîòðàâëåííûõ
ùåëåé â ïëàñòèíå íà 0,5 ìêì;
æ) èçîòðîïíîå òðàâëåíèå êðåìíèÿ íà ãëóáèíó
0,5 ìêì äëÿ ñîçäàíèÿ îáúåìíûõ çàãëóáëåííûõ ïîëî-
ñòåé â ïëàñòèíå;
ç) òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå êðåìíèÿ íà ïðîòÿæå-
íèè 90 ìèí äëÿ ñîçäàíèÿ èçîëèðîâàííûõ ëîêàëüíûõ
îáëàñòåé êðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ;
ê) òðàâëåíèå SiO2 òîëùèíîé 0,1 ìêì;
Ðèñ. 3. Áàçîâûå òåõíîëîãè÷åñêèå îïåðàöèè ëîêàëüíîãî òåðìè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ êðåìíèÿ ïîä ïîâåðõíîñòüþ ïëàñòè-
íû ÷åðåç ãîðèçîíòàëüíûå òóííåëè:
1 � êðåìíèåâàÿ ïëàñòèíà ÊÄÁ-40 (100); 2 � ñëîé íèòðèäà êðåìíèÿ (Si3N4) èëè îêñèíèòðèäà êðåìíèÿ (SiOxNy); 3 � îáëàñòè òåðìè-
÷åñêè îêèñëåííîãî êðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ (íà îñÿõ ïðèâåäåíû ðàçìåðû â ìêì)
à)
0
�1
�2
�3
2
1
�3 �2 �1 0 1 2 3
á)
0
�1
�2
�3
2
1
�3 �2 �1 0 1 2 3
â)
0
�1
�2
�3
2
1
�3 �2 �1 0 1 2 3
ã)
0
�1
�2
�3
3
2
1
�3 �2 �1 0 1 2 3
ä)
0
�1
�2
�3
3
2
1
�3 �2 �1 0 1 2 3
å)
0
�1
�2
�3
3
2
1
�3 �2 �1 0 1 2 3
æ)
0
�1
�2
�3
3
2
1
�3 �2 �1 0 1 2 3
ç)
0
�1
�2
�3
3
2
1
�3 �2 �1 0 1 2 3
ê)
0
�1
�2
�3
2
1
3
�3 �2 �1 0 1 2 3
ë)
0
�1
�2
�3
1
3
�3 �2 �1 0 1 2 3
ì)
0
�1
�2
�3
1
3
�3 �2 �1 0 1 2 3
í)
0
�1
�2
�3
1
3
�3 �2 �1 0 1 2 3
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 5
46
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
ë) òðàâëåíèå âñåãî ñëîÿ Si3N4;
ì) îñàæäåíèå ïèðîëèòè÷åñêîãî SiO2 è ïëàíàðè-
çàöèÿ ïîâåðõíîñòè;
í) òðàâëåíèå SiO2 òîëùèíîé 0,8 ìêì.
Êàê ïîêàçàëî ìîäåëèðîâàíèå, ðàçðàáîòàííûé
ìåòîä ïîçâîëÿåò ñôîðìèðîâàòü ëîêàëüíûå ìèêðî-
ñòðóêòóðû òèïà �êðåìíèé-íà-èçîëÿòîðå�, à èìåííî,
ó÷àñòêè êðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ-íà-îêèñëå, è ñî-
çäàâàòü íà ýòîé îñíîâå ìèêðîýëåêòðîííûå óñòðîé-
ñòâà. Ýòî, íàïðèìåð, ÌÎÏ-ïðèáîðû êàê ñî ñòàíäàðò-
íûìè, ïëàíàðíûìè, êîíñòðóêöèÿìè íà ïîâåðõíîñòè
ÊÍÈ-ïëåíêè, òàê è ñ îáúåìíûìè, ñôîðìèðîâàííû-
ìè íà åå ïîâåðõíîñòè è ñòåíêàõ. Ïðèìåðû òàêîé òðåõ-
ìåðíîé ÊÍÈ-ñòðóêòóðû äëÿ êîíòàêòà è ÌÎÏ-òðàí-
çèñòîðà èçîáðàæåíû íà ðèñ. 4 è 5.
Íà ðèñ. 5 ýëåìåíòàìè 1, 2 è 3 îáðàçîâàí ñòàíäàðò-
íûé êîíòàêò ìåæäó ñëîåì ìåòàëëà è êðåìíèåâîé
øèíîé (ñòîê òðàíçèñòîðà). Ýëåìåíòû 1, 3 è 5 îáðà-
çóþò òðåõìåðíûé êîíòàêò ìåæäó ñëîåì ìåòàëëà è
êðåìíèåâîé øèíîé (èñòîê òðàíçèñòîðà), ïîïåðå÷íîå
ñå÷åíèå êîòîðîãî èçîáðàæåíî íà ðèñ. 4. Ýëåìåíòû
1, 4 è 7 îáðàçóþò òðåõìåðíûé êîíòàêò ìåæäó ñëîÿ-
ìè ìåòàëëà è çàòâîðíîãî ïîëèêðåìíèÿ, à ýëåìåíòà-
ìè 3, 4 è 6 îáðàçîâàí òðåõìåðíûé êîíòàêò ìåæäó
ñëîåì çàòâîðíîãî ïîëèêðåìíèÿ è êðåìíèåâûì ñëî-
åì èñòîêà ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà.
Ñõåìà è ýëåìåíòû óïðàâëåíèÿ àâòîýìèññèîííûì
ÊÍÈ-ìèêðîêàòîäîì
Áàçîâîé ÿ÷åéêîé ìàòðèöû àâòîýìèññèîííûõ ìèê-
ðîêàòîäîâ ÿâëÿåòñÿ ìèêðîêàòîä, ìîíîëèòíî èíòåãðè-
ðîâàííûé ñ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîì íà ëîêàëüíûõ ÊÍÈ-
ñòðóêòóðàõ. Äëÿ ñòàáèëüíîé àâòîýìèññèè ýëåêòðîíîâ
íåîáõîäèì âûñîêèé âàêóóì è ðàçíèöà ïîòåíöèàëîâ
ìåæäó êàòîäîì è ýêñòðàêöèîííûì ýëåêòðîäîì â ïðå-
äåëàõ 60�100 Â â çàâèñèìîñòè îò ðàçìåðà àïåðòó-
ðû ýêñòðàêöèîííîãî ýëåêòðîäà è ìàòåðèàëà ïîêðû-
òèÿ ìèêðîêàòîäà. Óïðàâëÿòü àâòîýìèññèîííûì ìèê-
ðîêàòîäîì ìîæåò ÌÎÏ-òðàíçèñòîð, êîòîðûé âûäåð-
æèâàåò âûñîêèå ïðîáèâíûå íàïðÿæåíèÿ è îáåñïå-
÷èâàåò òîêè ñòîêà, ñîèçìåðèìûå ñ àâòîýìèññèîííû-
ìè òîêàìè. Â [10] ïðèâåäåíà ìîäåëü ìàñøòàáèðóåìî-
ãî âûñîêîâîëüòíîãî ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà ñ äðåéôîâîé
îáëàñòüþ, ñîïðîòèâëåíèå êîòîðîé çàâèñèò îò ïðèëî-
æåííîãî íàïðÿæåíèÿ ìåæäó ñòîêîì è èñòîêîì. Ïî
àíàëîãèè ñ òàêîé ìîäåëüþ îáúåìíîãî ÌÎÏ-ïðèáî-
ðà ðàçðàáîòàí âûñîêîâîëüòíûé ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñ-
òîð, ìîíîëèòíî èíòåãðèðîâàííûé ñ àâòîýìèññèîí-
íûì èçëó÷àòåëåì. Òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ òàêîãî
èíòåãðèðîâàííîãî ïðèáîðà îïèñàíà â [7], à ñòðóêòó-
ðà è òîïîëîãèÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 6 è 7.
Ðåçóëüòàòû êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ñòàòè-
÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê âûñîêîâîëüòíîãî ÊÍÈ ÌÎÏ-
òðàíçèñòîðà ïîêàçàíû íà ðèñ. 8. (Çäåñü Iñò, Ièñò �
çíà÷åíèÿ òîêà ñòîêà è èñòîêà, Uñò, Uèñò, Uçàò � íà-
ïðÿæåíèå ñòîêà, èñòîêà è çàòâîðà, ñîîòâåòñòâåííî.)
�2
�1
0
1 2 3 4 5
1 2 3
4
7 6 5
Ðèñ. 4. Êîíòàêò íà òðåõìåðíîé ÊÍÈ-ñòðóêòóðå:
1 � ôèçè÷åñêèé êîíòàêò (àíîä); 2 � ìåòàëë; 3 � îêñèä êðåì-
íèÿ; 4 � ïîëèêðåìíèé; 5 � êðåìíèåâàÿ ïîäëîæêà; 6 � ôèçè-
÷åñêèé êîíòàêò (êàòîä); 7 � ïëåíêà SiO2
(ýëåìåíòû 4, 5 è 7 îáðàçóþò ÊÍÈ-ñòðóêòóðó; íà îñÿõ ïðè-
âåäåíû ðàçìåðû â ìêì)
2 3 4 3 1
6 5
8 7
1
Ðèñ. 5. Òîïîëîãèÿ ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà ñ ðàçíûìè òè-
ïàìè êîíòàêòîâ ê åãî ýëåêòðîäàì:
1 � ìåòàëëè÷åñêèå øèíû; 2, 5, 7 � êîíòàêòíûå îêíà â ìåæäó-
ñëîéíîì èçîëÿöèîííîì äèýëåêòðèêå â îêñèäå êðåìíèÿ; 3 � ñòîê-
èñòîêîâûå îáëàñòè òðàíçèñòîðà; 4 � ïîëèêðåìíèåâûé çàòâîð
òðàíçèñòîðà; 6 � êîíòàêòíîå îêíî â ïîäçàòâîðíîì äèýëåêòðèêå;
8 � ïîâåðõíîñòü îêñèäà êðåìíèÿ â ñòðóêòóðå ÊÍÈ
1 6
2 3 4 1 5
À Â Ñ
Ðèñ. 7. Ñõåìàòè÷åñêàÿ òîïîëîãèÿ âûñîêîâîëüòíîãî ÊÍÈ
ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà:
1 � îáëàñòè ëåãèðîâàíèÿ n-òèïà ïðîâîäèìîñòè; 2 � çàòâîð èç
W; 3 � îáëàñòü ëåãèðîâàíèÿ êàíàëà òðàíçèñòîðà p-òèïà ïðîâî-
äèìîñòè; 4 � êðåìíèåâàÿ ïëåíêà íà èçîëÿòîðå; 5 � ýêñòðàêöè-
îííûé ýëåêòðîä èç Mo; 6 � êîíòàêòíûå îêíà è ìåæäóñëîéíûå
ñîåäèíåíèÿ; À, Ñ � ìåòàëëè÷åñêèå øèíû äëÿ ïîäà÷è íàïðÿæå-
íèÿ ïèòàíèÿ;  � øèíà äëÿ ïîäà÷è óïðàâëÿþùèõ ñèãíàëîâ
0
1
ìêì
1 2
3
87654
9
10
0 4 8 12 16 20 24 ìêì
Ðèñ. 6. Ñòðóêòóðà âûñîêîâîëüòíîãî ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñ-
òîðà, ìîíîëèòíî èíòåãðèðîâàííîãî ñ àâòîýìèññèîííûì
èçëó÷àòåëåì:
1 � èñòîê; 2 � çàòâîð ñ ïîäçàòâîðíûì îêèñëîì òîëùèíîé 30 íì;
3 � èçëó÷àòåëü; 4 � îáëàñòü èñòîêà (ëåãèðîâàíà P:1·1019 ñì�3);
5 � ïîäçàòâîðíàÿ îáëàñòü (ëåãèðîâàíà B:5·1017 ñì�3); 6 � äðåé-
ôîâàÿ îáëàñòü (ëåãèðîâàíà P:3·1015 ñì�3); 7 � îáëàñòü ñòîêà è
ìèêðîêàòîäà (ëåãèðîâàíà P:1·1019 ñì�3); 8 � ÊÍÈ-ñëîé; 9 � ñëîé
óãëóáëåííîãî SiO2; 10 � êðåìíèåâàÿ ïëàñòèíà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 5
47
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
îáëàñòè ìîæíî îáåñïå÷èòü ïðîáèâíûå íàïðÿæåíèÿ â
äèàïàçîíå 20�200  áåç èçìåíåíèÿ òîïîëîãè÷åñêèõ
ðàçìåðîâ äðóãèõ ýëåìåíòîâ òðàíçèñòîðà.
Ýêâèâàëåíòíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà âûñîêîâîëüò-
íîãî ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà, èíòåãðèðîâàííîãî ñ àâ-
òîýìèññèîííûì ìèêðîêàòîäîì, ïðèâåäåíà íà ðèñ. 9.
Çäåñü ïîêàçàíû íàïðÿæåíèÿ íà ó÷àñòêàõ: Uç=5  �
çàòâîð�èñòîê; Uc � ñòîê�èñòîê; Uýê � ýëåêòðîä�
êàòîä; Uý=90  � ýëåêòðîä�èñòîê; Uà=100  �
àíîä�èñòîê.
Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, çàòâîð è ñòîê òðàíçèñòîðà,
ýêñòðàêöèîííûé ýëåêòðîä è àíîä ìèêðîêàòîäà èìå-
þò ðàçíûå ïîòåíöèàëû, à âåëè÷èíà ñòîêîâîãî íàïðÿ-
æåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ðàáî÷åé òî÷êîé ñîâìåùåííûõ
õàðàêòåðèñòèê èíòåãðèðîâàííîãî óñòðîéñòâà, êàê
ïîêàçàíî íà ðèñ. 10. Ðàáî÷àÿ òî÷êà íàõîäèòñÿ íà ïå-
ðåñå÷åíèè ýìèññèîííîé êðèâîé ìèêðîêàòîäà è ëè-
íåéíîé îáëàñòè íàãðóçî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè òðàí-
çèñòîðà.
 ðåçóëüòàòå ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íà
ïîâåðõíîñòè àâòîýìèññèîííîãî ìèêðîêàòîäà ïðîèñ-
õîäÿò çíà÷èòåëüíûå ñêà÷êè âåëè÷èíû àâòîýìèññè-
îííîãî òîêà Iýì (òî÷êè ñ, d). Ïðè ïîñëåäîâàòåëüíîì
âêëþ÷åíèè ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà è àâòîýìèññèîí-
íîãî ìèêðîêàòîäà ýìèññèîííûé òîê ñòàáèëèçèðóåò-
ñÿ çà ñ÷åò ïåðåìåùåíèÿ ðàáî÷åé òî÷êè â ïðåäåëàõ
ëèíåéíîãî ó÷àñòêà íàãðóçî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè
òðàíçèñòîðà (òî÷êè a, b). Ïðè ýòîì îïðåäåëÿþùèì
Ðèñ. 8. Ñòàòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè âûñîêîâîëüòíîãî ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà:
à � âûõîäíàÿ, âêëþ÷àþùàÿ ðåæèì ïðîáîÿ òðàíçèñòîðà; á � âûõîäíàÿ, â ðåæèìå ìàëûõ íàïðÿæåíèé íà ñòîêå òðàíçèñòîðà;
â, ã � âõîäíûå õàðàêòåðèñòèêè òðàíçèñòîðà
á) Iñò,
À/ìêì
10�5
0,5·10�5
1
2
3
4
Uçàò:
1 � 7,5 Â;
2 � 5 Â;
3 � 2,5 Â;
4 � 0,5 Â
0 5 10 Uñò, Â
Iñò,
À/ìêì
10�9
10�12
10�15
0 50 100 Uñò, Â
à)
Iñò,
À/ìêì
2·10�7
1·10�5
Uñò = 0,1 Â
0 2 4 6 Uçàò, Â
â) Ièñò,
À/ìêì
10�7
10�9
10�11
U ñòîê = 0,1 Â
2 4 6 Uçàò, Â
ã)
Uñò = 5 Â
Uñò = 0,1 Â
I
II Uñ
Uý
Uà
Uýê
Uç
1
3
2
Ðèñ. 9. Ýêâèâàëåíòíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà âûñîêîâîëüò-
íîãî ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà:
I � àâòîýìèññèîííûé ìèêðîêàòîä; II � âûñîêîâîëüòíûé ÊÍÈ
ÌÎÏ-òðàíçèñòîð; 1 � àíîä; 2 � ýêñòðàêöèîííûé ýëåêòðîä; 3 �
ìèêðîêàòîä; 4 � ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîð
Êàê âèäíî èç ïðèâåäåííûõ õàðàêòåðèñòèê, ÊÍÈ
ÌÎÏ-òðàíçèñòîð ôóíêöèîíèðóåò â äèàïàçîíå íàïðÿ-
æåíèé ñòîê�èñòîê äî 110  è ïðè íàïðÿæåíèÿõ íà
çàòâîðå äî 2,5  îáåñïå÷èâàåò ìèêðîàìïåðíûå òîêè
ñòîêà, äîñòàòî÷íûå äëÿ àâòîýìèññèè ýëåêòðîíîâ ñ
ìèêðîêàòîäà èçëó÷àòåëÿ. Èçìåíÿÿ äëèíó äðåéôîâîé
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 5
48
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
VT1 VT2
VT3 VT4
VT5 VT6
VT7
VT8
VT9
VT10
1 2 3IN OUT
Xi
VDD
5 B
C1
0,3 ïÔ
ÐØ0 ÐØ1
Ðèñ. 11. Ñõåìà òåñòèðîâàíèÿ îäíîáèòîâîé ÿ÷åéêè ïàìÿòè
ñ ôîðìèðîâàòåëåì ñèãíàëîâ:
VT1�VT6 � òðàíçèñòîðû RS-òðèããåðà; VT1, VT2 � êëþ÷åâûå
ÌÎÏ-òðàíçèñòîðû n-òèïà ïðîâîäèìîñòè; VT3, VT4 � íàãðóçî÷-
íûå ÌÎÏ-òðàíçèñòîðû p-òèïà ïðîâîäèìîñòè; VT5, VT6 � óï-
ðàâëÿþùèå n-êàíàëüíûå ÌÎÏ-òðàíçèñòîðû äëÿ çàïèñè/ñ÷èòû-
âàíèÿ èíôîðìàöèè ñ ÿ÷åéêè; Xi � àäðåñíàÿ øèíà; ÐØ0, ÐØ1 �
ðàçðÿäíûå øèíû; VT7�VT8 � n-êàíàëüíûå ÌÎÏ-òðàíçèñòîðû
ôîðìèðîâàòåëÿ; VT9�VT10 � p-êàíàëüíûå ÌÎÏ-òðàíçèñòîðû
ôîðìèðîâàòåëÿ; VDD � íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ
Iýì
Uý
Uýê Uñ
1
3
2
a b
d
c
Ðèñ. 10. Óïðàâëÿåìûé ðåæèì ðàáîòû àâòîýìèññèîííîãî
ìèêðîêàòîäà:
1 � íàãðóçî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà; 2 �
ýìèññèîííàÿ êðèâàÿ ìèêðîêàòîäà; 3 � ðàáî÷àÿ òî÷êà
à)
U, Â
2
0
I, ìÀ
0,0
�0,6
�1,2
0 2 4 6 8 10
Âðåìÿ, íñ
Uin
Uout
Iin
á)
U, Â
2
0
I, ìÀ
0,0
�0,6
�1,2
0 2 4 6 8 10
Âðåìÿ, íñ
Uin
Uout
Iin
â)
U, Â
2
0
I, ìÀ
0,0
�0,6
�1,2
0 2 4 6 8 10
Âðåìÿ, íñ
Uin
Uout
Iin
Ðèñ. 12. Âðåìåííûå çàâèñèìîñòè òîêà ïðè ïåðåõîäíîì ïðîöåññå (Iin), âõîäíîãî (Uin) è âûõîäíîãî (Uout) èìïóëüñîâ â
ðàçëè÷íûõ òî÷êàõ ñèñòåìû:
à � ÿ÷åéêà ïàìÿòè (òî÷êà 1); á � ôîðìèðîâàòåëü (òî÷êà 2); â � ôîðìèðîâàòåëü (òî÷êà 3)
ìêì
30
20
10
0
1
2
3
4
5
3
6
4
0 10 20 30 ìêì
7
Ðèñ. 13. Òîïîëîãèÿ ÿ÷åéêè ïàìÿòè, èçãîòîâëåííîé ïî ñòàí-
äàðòíîé n-êàíàëüíîé ÌÎÏ-òåõíîëîãèè:
1 � îáëàñòü êðåìíèÿ n+-òèïà; 2 � îáëàñòü ëåãèðîâàíèÿ êàíàëîâ n-
òèïà íàãðóçî÷íûõ òðàíçèñòîðîâ; 3 � ïîëèêðåìíèåâûå çàòâîðû
óïðàâëÿþùèõ òðàíçèñòîðîâ; 4 � êîíòàêòû ê ñòîê-èñòîêîâûì îáëàñ-
òÿì; 5 � ñïðÿòàííûå êîíòàêòû ïîëèêðåìíèÿ ê äèôôóçèîííûì îá-
ëàñòÿì; 6 � øèíà çàïèñè/ñ÷èòûâàíèÿ èíôîðìàöèè; 7 � îáùàÿ øèíà
(ïëîùàäü ÿ÷åéêè ñîñòàâëÿåò 1050 ìêì2)
ìêì
15
10
5
0 10 20 ìêì
1 2 3 4 5
6
7810
9
11
Ðèñ. 14. Òîïîëîãèÿ ÿ÷åéêè ïàìÿòè, èçãîòîâëåííîé ñ èñïîëü-
çîâàíèåì òðåõìåðíûõ ÊÍÈ-ñòðóêòóð:
1 � VT3; 2 � VT1; 3 � VT2, 4 � VT4; 5 � Ucc; 6 � Xi; 7 � VT6;
8 � ÐØ1; 9 � GND; 10 � ÐØ0; 11 � VT5
(ïëîùàäü ÿ÷åéêè ñîñòàâëÿåò 320 ìêì2)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 5
49
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
äëÿ âåëè÷èíû àâòîýìèññèîííîãî òîêà ñòàíîâèòñÿ ñòî-
êîâûé òîê ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà, à ñëåäîâàòåëüíî,
èçìåíÿÿ âåëè÷èíó ïîñëåäíåãî ìîæíî óïðàâëÿòü ðå-
æèìîì ðàáîòû àâòîýìèññèîííîãî ìèêðîêàòîäà.
Èíôîðìàöèÿ î íåîáõîäèìîñòè âêëþ÷åíèÿ èëè
âûêëþ÷åíèÿ ìèêðîêàòîäà ñ ïîìîùüþ âûñîêîâîëüò-
íîãî ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà õðàíèòñÿ â îäíîáèòî-
âîé ñòàòè÷åñêîé ÿ÷åéêå ïàìÿòè ñ êëàññè÷åñêîé ñòðóê-
òóðîé RS-òðèããåðà. ß÷åéêè ïàìÿòè ðàáîòàþò ïðè
íèçêèõ íàïðÿæåíèÿõ è ðàñïîëàãàþòñÿ íà êðèñòàëëå
îòäåëüíî îò âûñîêîâîëüòíûõ ñõåì. Âûõîäíîé ñèã-
íàë ÿ÷åéêè ïàìÿòè èìååò íåáîëüøóþ ìîùíîñòü, ïî-
ýòîìó äëÿ óïðàâëåíèÿ óäàëåííûì âûñîêîâîëüòíûì
ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîì íóæåí äîïîëíèòåëüíûé
ôîðìèðîâàòåëü ñèãíàëîâ. Ñõåìà òåñòèðîâàíèÿ ÿ÷åé-
êè ïàìÿòè ñ äâóõêàñêàäíûì ôîðìèðîâàòåëåì ñèãíà-
ëîâ èçîáðàæåíà íà ðèñ. 11.
Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñõåìû íà âõîä IN ïîäàâàëèñü
èìïóëüñíûå ñèãíàëû àìïëèòóäîé 5 Â è äëèòåëüíî-
ñòüþ 6 íñ. Âðåìåííûå çàâèñèìîñòè òîêà âî âðåìÿ ïå-
ðåõîäíîãî ïðîöåññà, à òàêæå âõîäíîãî è âûõîäíîãî
èìïóëüñîâ, ÿ÷åéêè ïàìÿòè (òî÷êà 1 íà ñõåìå) è ôîð-
ìèðîâàòåëÿ (òî÷êè 2, 3) ïîêàçàíû íà ðèñ. 12.
Êàê âèäíî èç ðèñ. 12, à, ñèãíàë íà âûõîäå ÿ÷åéêè
íå ñôîðìèðîâàí è ïîýòîìó íå ìîæåò óïðàâëÿòü âû-
ñîêîâîëüòíûì ÊÍÈ ÌÎÏ-òðàíçèñòîðîì. Ïîñëå ïðî-
õîæäåíèÿ ïåðâîãî êàñêàäà ôîðìèðîâàòåëÿ ñèãíàë
èíâåðòèðóåòñÿ, à åãî ôîðìà ñóùåñòâåííî óëó÷øàåò-
ñÿ. Ñëåäóþùèé êàñêàä åùå ðàç èíâåðòèðóåò ñèãíàë
è ïîâòîðÿåò åãî óðîâåíü íà âûõîäå èç ÿ÷åéêè ïàìÿ-
òè. Ðàçìåðû òðàíçèñòîðîâ ôîðìèðîâàòåëÿ âûáðàíû
èç óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ åãî ðàáîòîñïîñîáíîñòè.
Ïðè íåîáõîäèìîñòè ðàçìåùåíèÿ íà ïëàñòèíå áîëü-
øîãî êîëè÷åñòâà ìèêðîêàòîäîâ ñ ÿ÷åéêàìè ïàìÿòè
êðèòè÷åñêèìè ñòàíîâÿòñÿ ðàçìåðû ïîñëåäíèõ. Ðàçðà-
áîòàííàÿ ÿ÷åéêà ïàìÿòè íà òðåõìåðíîé ÊÍÈ-ñòðóê-
òóðå è ýêñïåðòíàÿ îïòèìèçàöèÿ åå òîïîëîãèè ïîçâî-
ëèëà óìåíüøèòü çàíèìàåìóþ ïëîùàäü â 3,2 ðàçà, ïî
ñðàâíåíèþ ñ ïëîùàäüþ ÿ÷åéêè, èçãîòîâëåííîé ïî
ñòàíäàðòíîé n-êàíàëüíîé ÌÎÏ-òåõíîëîãèè, ïðè îäè-
íàêîâûõ êîíñòðóêòîðñêî-òåõíîëîãè÷åñêèõ îãðàíè÷å-
íèÿõ. Òîïîëîãèÿ ÿ÷ååê ïàìÿòè, èçãîòîâëåííûõ ïî
ñòàíäàðòíîé n-êàíàëüíîé ÌÎÏ-òåõíîëîãèè è ñ èñ-
ïîëüçîâàíèåì òðåõìåðíûõ ÊÍÈ-ñòðóêòóð, ïîêàçàíà
íà ðèñ. 13 è 14.
Çàêëþ÷åíèå
Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîçâîëèëè ðàçðàáî-
òàòü ìåòîä ëîêàëüíîãî ôîðìèðîâàíèÿ òðåõìåðíûõ
ÊÍÈ-ñòðóêòóð, êîòîðûé ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ
ñîçäàíèÿ êàê ïëàíàðíûõ, òàê è òðåõìåðíûõ ïðè-
áîðíûõ ýëåìåíòîâ è êîíòàêòîâ. Íà òàêèõ ÊÍÈ-
ñòðóêòóðàõ ðàçðàáîòàí óïðàâëÿþùèé âûñîêîâîëüò-
íûé ÌÎÏ-òðàíçèñòîð è ÿ÷åéêà ïàìÿòè ñ ôîðìè-
ðîâàòåëåì ñèãíàëîâ äëÿ õðàíåíèÿ òîïîëîãè÷åñêîé
èíôîðìàöèè. Ýêñïåðòíàÿ îïòèìèçàöèÿ òîïîëîãèè
ÿ÷åéêè ïàìÿòè ïîçâîëèëà çíà÷èòåëüíî óìåíüøèòü
åe ïëîùàäü ïî ñðàâíåíèþ ñ ïëîùàäüþ ÿ÷åéêè, èç-
ãîòîâëåííîé ïî ñòàíäàðòíîé n-êàíàëüíîé ÌÎÏ-
òåõíîëîãèè.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Baylor L. R., Lowndes D. H., Thomas C. E. et al. Digital
electrostatic electron-beam array lithography // J.Vacuum Science &
Technology B (Microelectronics and Nanometer Structures).�
2002.� Vol. 20.� P. 2646�2650.
2. Dai V., Zakhor A. Losless layout compression for maskless
lithography systems // Emerging Lithographic Technologies IV,
Proc. of the SPIE.� San Jose, California.� 2000.� Vol. 3997.�
P. 467�477.
3. Cadence design systems, Inc. / Calma. GDSII Stream Format
Manual, Feb. 1987, Release 6.0, Documentation N. B97E060.
4. Dai V., Zakhor A. Lossless compression techniques for maskless
lithography data // Emerging Lithographic Technologies VI, Proc. of
the SPIE.� 2002.� Vol. 4688.� P. 583�594.
5. Nikoliæ B., Wild B., Dai V. et al. Layout decompression chip
for maskless lithography // Emerging Lithographic Technologies VIII,
Proc. of the SPIE.� San Jose, California.� 2004.� Vol. 5374, N.
1.� P. 1092�1099.
6. Druzhynin A., Kogut I. Digital CMOS ARRAY based on SOI
structures // Electron Technology (Warshawa).� 1999.� Vol. 32,
N 1/2.� P. 142�145.
7. Ãîëîòà Â. ²., Êîãóò ². Ò. Êåðîâàíèé àâòîåì³ñ³éíèé êðåìí³º-
âèé êàòîä ñóáì³êðîííèõ ðîçì³ð³â íà îñíîâ³ ñòðóêòóð êðåìí³é íà
³çîëÿòîð³ // Ô³çèêà ³ õ³ì³ÿ òâåðäîãî ò³ëà.� 2007.� Ò. 8, ¹ 4.�
Ñ. 856�860.
8. Äðóæèíèí À. À., Ãîëîòà Â. È., Êîãóò È. Ò. Òåõíîëîãèÿ èç-
ãîòîâëåíèÿ àâòîýìèññèîííûõ êðåìíèåâûõ êàòîäîâ ñóáìèêðîííûõ
ðàçìåðîâ // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïà-
ðàòóðå.� 2007.� ¹ 5.� Ñ. 50�53.
9. Ïàò. 24157 Óêðà¿íè. Ñïîñ³á åêñïîíóâàííÿ òîïîãðàô³÷íèõ
çîáðàæåíü ³ç âèêîðèñòàííÿì ðÿä³â ìàòðèöü ³ç àâòîåëåêòðîííèìè
âèïðîì³íþâà÷àìè ð³çíèõ ðîçì³ð³â / Êîãóò ². Ò., Ãîëîòà Â. ².�
2007.� Áþë. ¹ 9.
10. Chauhan Y. S., Anghel C. et al. A highly scalable high voltage
MOSFET model // J. Solid-State Electronics.� 2006.� Vol. 50.�
P. 1801�1813.
ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ
Êàòöåí Ñèä. PIC-ìèêðîêîíòðîëëåðû. Âñå, ÷òî âàì íåîáõîäèìî çíàòü.�
Ì.: Äîäýêà-XXI, 2008.� 656 ñ.
Êíèãà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èñ÷åðïûâàþùåå ðóêîâîäñòâî ïî ìèêðîêîíòðîëëå-
ðàì ñåìåéñòâà PIC êîìïàíèè Microchip, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ ïðîìûøëåííûì ñòàí-
äàðòîì â îáëàñòè âñòðàèâàåìûõ öèôðîâûõ óñòðîéñòâ. Â êíèãå ïîäðîáíî îïèñû-
âàåòñÿ àðõèòåêòóðà è ñèñòåìà êîìàíä 8-áèòíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðîâ PIC, íà
êîíêðåòíûõ ïðèìåðàõ èçó÷àåòñÿ ðàáîòà èõ ïåðèôåðèéíûõ ìîäóëåé.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52488 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:14:47Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дружинин, А.А. Голота, В.И. Когут, И.Т. Сапон, С.В. Ховерко, Ю.М. 2014-01-03T23:17:30Z 2014-01-03T23:17:30Z 2008 Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов / А.А. Дружинин, В.И. Голота, И.Т. Когут, С.В. Сапон, Ю.М. Ховерко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 5. — С. 43-49. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52488 Предложена структура преобразования топологической информации для цифровой литографии. Разработаны метод формирования трехмерных структур кремний-на-изоляторе и элементы управления автоэмиссионного микрокатода. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Технологические процессы и оборудование Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов Приладо-технологічне моделювання автоемісійних кремнієвих мікрокатодів Device-technological simulation of field emission silicon microcathodes Article published earlier |
| spellingShingle | Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов Дружинин, А.А. Голота, В.И. Когут, И.Т. Сапон, С.В. Ховерко, Ю.М. Технологические процессы и оборудование |
| title | Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов |
| title_alt | Приладо-технологічне моделювання автоемісійних кремнієвих мікрокатодів Device-technological simulation of field emission silicon microcathodes |
| title_full | Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов |
| title_fullStr | Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов |
| title_full_unstemmed | Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов |
| title_short | Приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов |
| title_sort | приборно-технологическое моделирование автоэмиссионных кремниевых микрокатодов |
| topic | Технологические процессы и оборудование |
| topic_facet | Технологические процессы и оборудование |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52488 |
| work_keys_str_mv | AT družininaa pribornotehnologičeskoemodelirovanieavtoémissionnyhkremnievyhmikrokatodov AT golotavi pribornotehnologičeskoemodelirovanieavtoémissionnyhkremnievyhmikrokatodov AT kogutit pribornotehnologičeskoemodelirovanieavtoémissionnyhkremnievyhmikrokatodov AT saponsv pribornotehnologičeskoemodelirovanieavtoémissionnyhkremnievyhmikrokatodov AT hoverkoûm pribornotehnologičeskoemodelirovanieavtoémissionnyhkremnievyhmikrokatodov AT družininaa priladotehnologíčnemodelûvannâavtoemísíinihkremníêvihmíkrokatodív AT golotavi priladotehnologíčnemodelûvannâavtoemísíinihkremníêvihmíkrokatodív AT kogutit priladotehnologíčnemodelûvannâavtoemísíinihkremníêvihmíkrokatodív AT saponsv priladotehnologíčnemodelûvannâavtoemísíinihkremníêvihmíkrokatodív AT hoverkoûm priladotehnologíčnemodelûvannâavtoemísíinihkremníêvihmíkrokatodív AT družininaa devicetechnologicalsimulationoffieldemissionsiliconmicrocathodes AT golotavi devicetechnologicalsimulationoffieldemissionsiliconmicrocathodes AT kogutit devicetechnologicalsimulationoffieldemissionsiliconmicrocathodes AT saponsv devicetechnologicalsimulationoffieldemissionsiliconmicrocathodes AT hoverkoûm devicetechnologicalsimulationoffieldemissionsiliconmicrocathodes |