kỹ thuật vi điện tử

1
KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN
 MÔN: N T - VIN THÔNG
THS. V CHIN THNG
 THUT VI N T
P BÀI GING
(Lu hành ni b)
THÁI NGUYÊN 9/2010
2
C LC
C LC 1
Chng 1: C S VT LÝ 4
1.1. Cu trúc tinh th 4
1.2. Cu trúc vùng nng lng 6
1.3. Bán dn tinh khit 7
1.4. Bán dn loi P 8
1.5. Bán dn loi N 9
1.6.  linh ng,  dn 11
Chng 2: CU TRÚC MCH VI N T 13
2.1. Chuyn tip PN 13
2.2. Công ngh lng cc 15
2.2.1. Cách n bng chuyn tip PN 15
2.2.2. Cách n bng Oxide 16
2.2.3. Transistor lng cc 17
2.2.4. Diode, n tr và tn 21
2.3. Côn g n gh  CMO S 24
2.3.1. Mu 24
2.3.2. Quá trình ch to 26
2.3.3 . C h to gin g 27
2.3.4 . n cc cng 28
Chng 3: CÔNG NGH CH TO MCH VI N T 30

3.1. Ch to phin bán dn 30
3.1.1. Quy trình ch to phin bán dn silic 30
3.1.2. Ch to Silic a tinh th 31
3.1.3. Ch to Silic n tinh th 32
3.1.4. Ch to phin bán dn 37
3.1.5. Phòng sch 37
3.2. Oxy hóa 49
3.2.1.Gii thiu công ngh Oxy hoá 49
3.2.2.Oxy hóa nhit 49
3.3. Quang khc 53
3.3.1. Khái nim 53
3.3.3. Các khái nim c bn 54
3.3.4. Các giai n ca quá trình quang khc 56
3.4. n mòn 60
3.4.1 . n m òn t 61
3.4.2 . n m òn khô 66
3.5. Khuch tán 68
3.6. Cy ion 69
3.6.1. Mu 69
3.6.2. Thit b cy ion 71
3.6.3. Mt n dùng cho cy ion 72
3.6.4.  nhit 72
3.7. Epitaxy 72
3
3.7.1. Mu 72
3.7.2. Làm sch phin và ty lp Oxit t nhiên 73
3.7.2. Nhit ng hc quá trình Epitaxy pha hi 73
3.7.3. Pha tp 75
3.7.4. Khuyt tt trong lp Epitaxy 75
3.7.5. Epitaxy GaAs 76

3.7.6. Epitaxy chùm phân t 77
3.8. Các phng pháp to màng mng: Bay hi, phún x 81
3.8.1. Mu 81
3.8.2. Bay hi trong chân không 82
3.8.3. Phún x 91
3.9. Kt ta hóa hc pha hi CVD 96
3.9.1. Mu 96
3.9.2. H CVD n gin  ch to màng Si 96
3.9.3. Ch to màng n môi bng CVD áp sut khí quyn 97
3.9.4. Ch to màng n môi và bán dn bng CVD áp sut thp 98
3.9.6. Ch to màng kim loi bng CVD 99
Chng 4: MT S H VI MCH C BN 101
4.1. Phân loi vi mch 101
4.1.1 . Th eo ch c n n g 101
4.1.2. Theo công ngh ch to 101
4.1.3. Theo linh kin c bn 101
4.1.4. Theo mc  t hp 101
4.2. Các h vi mch s 101
4.2.1. Tng quan 101
4.2.2. Các c trng ca các vi mch s 102
4.2.3. H RTL (Resistor-Transistor Logic) 103
4.2.4. H DTL (Diode-Transistor Logic) 104
4.2.5. H TTL (Transistor-Transistor Logic) 104
4.2.6. H CMOS 106
4.2.7 . Mt s c n g 106
TÀ I LIU THA M KHO 108
4
Chng 1: C S VT LÝ
1.1. Cu trúc tinh th
Trong tinh th, các nguyên t sp xp theo mt trt t tun hoàn. Cu

trúc tinh th nh nht c lp li mang y  thông tin ca mt tinh th gi
là ô mng c s.
a. Ô lp phng n gin
Bao gm 8 nguyên t 8 nh.
Hình 1.1. Ô lp phng n gin.
b. Ô lp phng tâm khi
Bao gm 8 nguyên t 8 nh và 1 nguyên t tâm hình lp phng.
Hình 1.2. Ô lp phng tâm khi.
c. Ô lp phng tâm mt
Bao gm 8 nguyên t 8 nh và 6 nguyên t tâm 6 mt.
5
Hình 1.3. Ô lp phng tâm mt
d. Ô lp phng cu trúc kim cng
Hình 1.4. Ô lp phng cu trúc kim cng
Hình 1.5. Ô mng c s Si
t phng tinh th: S dng h s Miller  xác nh nh hình 1.6.
6
Hình 1.6. H s Miller  xác nh mt phng tinh th
1.2. Cu trúc vùng nng lng
Vùng nng lng  mi vt rn là khác nhau,  rng và v trí ca tng
vùng nng lng ph thuc vào loi vt rn khác nhau. Tùy theo tình trng
các mc nng lng có bn t chim ch hay không, ngi ta chia ra làm 3
vùng là: Vùng dn, vùng cm, và vùng hóa tr.
Hình 1.7. Gin  vùng nng lng ca Kim loi, cht bán dn
và cht n môi
Vùng dn: Có th gi là vùng dn n, tc là nhng n t nào nm trong
vùng này gi là nhng n t t do. ó các mc nng lng cha c
chim ch hoc b chim ch 1 phn.
Vùng hóa tr: Cha nhng n t hóa tr ca nguyên t, có mc nng lng
thp nht.

Vùng cm: Là vùng nm gia vùng dn và vùng hóa tr. Trong vùng này,
không tn ti mc nng lng mà n t có th chim ch.
Trong tng vùng nng lng, các mc nng lng có th b chim y
hoàn toàn, mt phn hoc b trng hoàn toàn.
7
t n t mun tham gia vào thành phn dòng n phi tr thành
n t t do, ngha là nó phi có  nng lng nhy t vùng hóa tr, vt
qua vùng cm lên vùng dn. Bi vy,  rng ca vùng cm là tiêu chun 
phân bit vt rn là vt liu dn n, bán dn, hay cách n. Nh vy, 
ng ca vùng cm càng ln thì  dn càng kém, chiu rng ca vùng cm s
xác nh nng lng cn thit n t bt khi các liên kt hóa hc  tham
gia vào quá trình ti n. n gin, kí hiu áy vùng dn là E
c
, nh ca
vùng hóa tr kí hiu là E
v
. Khong cách gia E
c
và E
v
là vùng cm ∆E
g.
1.3. Bán dn tinh khit
Khi các n t hóa tr nhn c các nng lng t bên ngoài (nhit
, ánh sáng)  ln, có th thoát c lc liên kt tr thành n t t do
(nhy lên vùng dn) tham gia vào thành phn dòng n. Khi y trong vùng
hoá tr do thiu ht n t nên xut hin mc nng lng b trng. u ó
a ti s dn n trong vùng hoá tr. Nhng m thiu ht n t trong
vùng hoá tr có th xem nh là ti y tn ti n tích dng còn gi là l
trng. Khác vi ion, các l trng có th di chuyn trong vt rn là do n t

bên cnh lp y l trng ó và nó li  li mt l trng và l trng này di
chuyn mt cách t do theo hng ngc vi hng ca n t. u ó có
ngha là vic t mt liên kt ng hoá tr làm cho mt n t chuyn di t
vùng hoá tr lên vùng dn.
Quá trình trên c gi là quá trình phát x cp n t - l trng. Nh
y trong bán dn sch, các ht dn c to ra ch yu bi quá trình hình
thành (phát sinh) cp n t l trng. Trong ó, n t trong vùng dn, l
trng trong vùng hóa tr.
Ngc li vi quá trình phát sinh cp n t - l trng là quá trình tái
p n t và l trng, tc là quá trình xây dng li mt liên kt nhn t
 do ri t vùng dn xung vùng hóa tr (s phát x nng lng).
8
Hình 1.8. Quá trình phát sinh và tái hp n t, l trng.
 trng thái cân bng nhit ng, sn t phát sinh úng bng sn
 tái hp. Bán dn nh vy c gi là bán dn ròng (bán dn tinh khit).
1.4. Bán dn loi P
Pha tp Silic vi các nguyên t hóa tr 3 nh Al, thì mi nguyên t tp
cht hóa tr 3 thay th v trí nguyên t bán dn tinh khit gc và to ra liên
t ng hóa tr vi 3 nguyên t láng ging gn nhau nht, còn liên kt th 4
không hoàn ho và vì vy làm xut hin 1 l trng. Do vy, ch cn 1 nng
ng rt nh cng cho phép mt n t ca liên kt ng hóa tr gn ó n
chim l trng và làm t các liên kt khác. Các nguyên t tp cht hóa tr 3
này có xu hng bt n t ca vùng hóa tr làm tng l trng trong bán dn
nên ngi ta gi là tp cht aceptor, còn bán dn có tp cht loi này gi là
bán dn loi P.
9
Hình 1.9. Tp cht aceptor trong n tinh th Si
Hình 1.10. Gin  mc nng lng aceptor
c nng lng aceptor E
a

nm gn nh vùng hóa tr, bi vy ch cn
t nng lng nh (nng lng ion hóa) cng có th làm cho n t nhy t
vùng hóa tr lên các mc aceptor làm cho nguyên t tp cht ion hóa tr thành
ion âm, ng thi làm xut hin các l trng trong vùng hóa tr.
1.5. Bán dn loi N
Nguyên t Si: Mi nguyên t có bn n t hoá tr gp chung vi bn
nguyên t bên cnh  to thành mi liên kt ng hoá tr.
Pha tp Si vi các nguyên t thuc nhóm V, chng hn nh pht pho
thì các nguyên t tp cht s liên kt ng hóa tr vi 4 nguyên t Si láng
ging gn nht. Nh vy còn tha ra 1 n t hóa tr s có liên kt yu vi
10
nguyên t láng ging xung quanh và cng liên kt yu vi nguyên t ca
chính nó. Nên ch cn 1 nng lng nh cng gii phóng nó khi nguyên t
a nó  tr thành n t t do.
p cht hóa tr 5 này c gi là tp cht ôno, có ngha là tp cht
n t t do. Còn cht bán dn có tp cht dono gi là bán dn loi N. Các
n tc gi là ht a s, các l trng c gi là ht thiu s.
Hình 1.11. Tp cht dono trong n tinh th Si
Tính dn n trong bán dn loi N do n t quyt nh. Vic pha tp
cht ôno s làm xut hin trong vùng cm ca bán dn này nhng mc nng
ng cc b nm sát di áy vùng dn gi là mc nng lng dono.
11
Hình 1.12. Gin  mc nng lng dono
Khong cách t áy vùng dn n mc dono nh hn nhiu so vi 
ng vùng cm. Vì vy nng lng cn thit n t nhy t mc dono lên
vùng dn (nng lng ion hóa) nh hn rt nhiu nng lng cn thit a
n t t vùng hóa tr lên vùng dn.
1.6.  linh ng,  dn
i tác ng ca n trng, ht dn chuyn ng nh hng có gia
c to nên mt dòng n (gi là dòng trôi) vi vn tc trung bình t l vi

ng  E ca n trng:
tb
vE
µ
=
Suy ra:
Ev
ntbn
µ−=
Ev
ptrp
µ=
Trong ó
p
µ
và
n
µ
là các h s t l gi là  linh ng ca các ht dn
ng ng.
ó mt  dòng trôi gm hai thành phn:
I
trôin
= - qnv
tbn
I
trôip
= qpv
tbp
Hay dòng trôi toàn phn

12
I
trôi
= I
trôin
+I
trôip
I
trôi
= qE(n
n
µ
+p
p
µ
)
t khác: I = E
Trong ó:
 : Là  dn [S/m]
 = 
n +

p
= qn
n
+ qp
p
i vi bán dn thun:
 = qn
i


n

p
)
Trong bán dn loi N vì n
n
>> p
p
 = 
n
= qn
n
Trong bán dn loi P vì có p
p
>> n
n
 = 
p
= qp
p
u b ion hoá hoàn toàn, nng n t là N
d

n
= q
n
N
d
ng t nu b ion hoá hoàn toàn


p
= q
p
N
a
13
Chng 2: CU TRÚC MCH VI N T
2.1. Chuyn tip PN
ng các bin pháp công ngh, ngi ta to ra c vùng chuyn tip
PN có tính dn n t bán dn loi P sang bán dn loi N. ây là dng tip
xúc phi tuyn có tính dn n không i xng theo hai chiu n áp t vào.
Hình 2.1. Chuyn tip PN
a. Chuyn tip PN  trng thái cân bng
Bán dn loi P, l trng là ht dn a s, n t là ht dn thiu s.
Bán dn loi N, n t là ht dn a s, l trng là ht dn thiu s. Khi hình
thành chuyn tip PN, ti b mt tip xúc, l trng s khuch tán t bán dn P
sang bán dn N, ngc li n t s khuch tán sang bán dn P (vì có s
chênh lch v nng  n
n
>>n
p
và p
p
>>p
n
). Nh vy, ti gn b mt tip xúc
bán dn P s có nhng ion âm ca các nguyên t acxepto ã b ion hóa, ti
n b mt tip xúc bán dn N còn li các ion dng ca các dono b ion hóa.
Do s khuch tán các ht a s mà ti min lân cn mt tip xúc mt c tính

trung hòa vn. Phía N tích n dng, phía P tích n âm, hình thành
nên 1 n trng khuch tán E
kt
, gi là ni trng (trng phía bên trong),
chiu ca E
kt
t hng t N sang P. Nh vy, E
kt
chng li s dch chuyn
a các ht a s (chng li xu hng khch tán ban u). Nhng trng hp
14
này li cun n t t P sang N, l trng t N sang P làm tng cng s dch
chuyn ca ht dn thiu s. Khi s khuch tán xy ra mãnh lit vùng n
tích âm, dng  2 phía bán dn P, N càng rng ra (sn tích tng lên) và
E
kt
tng lên, dòng khuch tán các ht a s I
kt
gim i, còn dòng cun các ht
thiu s I
tr
ngày càng tng lên. Cui cùng dòng cun các ht a s bng dòng
cun các ht thiu s (I
kt
= I
tr
), tc là có bao nhiêu ht dn a t P sang N thì
có by nhiêu ht dn c a t N sang P, chuyn tip P-N  trng thái cân
ng. ó là mt trng thái cân bng ng.
 trng thái cân bng, s ion âm nm trên b mt tip xúc v phía P và

 ion dng nm trên b mt tip xúc v phía N bng nhau không i, do ó
ng  ni trng E
tx
cng t ti giá tr nht nh. Min các ion dng và
âm trên không có ht dn cho nên gi ó là min n tích không gian (ôi khi
còn gi là min nghèo). Khong cách t b min n tích không gian phía P
sang b min n tích không gian phía N gi là  rng min n tích không
gian (X
m
). Khi t n trng thái cân bng  rng min n tích không gian
ng xác nh. Hiu n th tip xúc có giá tr xác lp, c xác nh bi :
2
ln
i
DA
tx
n
NN
q
kT
=ψ
b. Chuyn tip PN khi c phân cc thun
t vào chuyn tip P-N mt trng n t bên ngoài làm cho trng
thái cân bng ca chuyn tip P-N b phá v.
n trng bên ngoài E
ng
có chiu ngc vi chiu ca n trng
khuch tán E
kt
thì n trng tng cng trong vùng n tích không gian s b

gim xung làm cho các ht c bn s xích li gn nhau hn vi lp tip xúc.
Xét  rng ca min n tích không gian: Do n cc ca n áp bên ngoài
t vào, các l trng trong bán dn P và n t trong bán dn N by v phía
min n tích không gian, trung hoà bt các ion dng và âm ca min này
do ó làm cho  rng ca min này hp li. n áp thun càng ln, s ht
n a s by v phía min n tích không gian càng nhiu và  rng ca
nó càng gim nh. Rõ ràng là  rng min n tích không gian gim nh
15
ng ng vi sn tích vùng này gim và do ó n trng ca nó cng
gim nh so vi khi cân bng mt lng là (
Ψ
tx
– U).
c. Chuyn tip PN khi c phân cc ngc
E
ng
cùng chiu vi E
kt
làm cho n trng tng cng trong vùng n
tích không gian tng lên và ngn các ht ti c bn trong vùng trng xích li
n lp tip xúc công ngh, vì vy chiu rng vùng n tích không gian tng
lên, hàng rào th nng cng tng lên mt i lng là q(
Ψ
tx
+V) và các ht ti
 bn không  nng lng  vt qua hàng rào th nng này, dn n s
suy gim dòng các ht ti qua chuyn tip PN.
Khi chuyn tip PN phân cc ngc dòng các ht ti không c bn (các
n t trong min p, các l trng trong min n) có th chuyn dch vào trong
min tip xúc. Lúc này s có 1 dòng n rt nh chuyn ri qua chuyn tip

PN; dòng n này c gi là dòng n ngc (dòng rò) ca chuyn tip PN.
Dòng này có xu hng tin ti 1 giá tr bão hòa nào ó, và gi là dòng bão
hòa.
2.2. Công ngh lng cc
ch tích hp u tiên (1960) c ch to da trên các transistor
ng cc, và rt nhiu loi vi mch SSI, MSI, LSI hin nay cng c phát
trin t nhng mch ban u này. ng lc  phát trin các mch IC là 
ch to các máy tính ngày càng nh hn và cht lng hn. Các mch lng
c trong các máy tính hin nay là các mch logic TTL, ECL và mt s mch
khác, s dng các loi transistor NPN, các diode và các n tr khuch tán,
 thc hin nhiu chc nng logic khác nhau.
t trong nhng yêu cu quan trng i vi tt c các mch trên ây là cách
n gia các linh kin khác nhau. Chúng ta s xét mt s k thut cách n
trong các vi mch.
2.2.1. Cách n bng chuyn tip PN
 thut cách n ph bin nht trong các IC th hu tiên là s dng
chuyn tip PN phân cc ngc. Vt liu ban u là  loi P, trên ó có cy
16
t lp epitaxy loi N. Các vùng N riêng rc to ra bng cách khuych
tán tp loi P qua lp epitaxy n tn . S mt ct  vi vùng N cách ly
c biu din trên hình 2.2.
Hình 2.2. Mt ct ch rõ vùng epitaxy loi N c bao quanh
i khuch tán loi P
Vùng N này hoàn toàn c bao quanh bi khuych tán loi P, và nu
chuyn tip PN c phân cc ngc thì s cách n tt cho dòng mt chiu.
Tuy nhiên, i vi tín hiu xoay chiu thì tính cht cách n s gim khi tn
 tín hiu tng, nguyên nhân là chuyn tip có n dung và tr kháng ca
n dung gim khi tn s tng.
2.2.2. Cách n bng Oxide
Vic thay th vùng cách n loi p bng oxide sillic cho phép tit kim

din tích vì nó không cn n chuyn tip pn và do ó loi loi tr c vùng
nghèo ca chuyn tip. Oxide là vt liu cách n tt. Gin  cu trúc linh
kin vi cách n oxide c trình bày  hình 2.3.
17
Hình 2.3. Cách n bng oxide trong trng hp lý tng.
Trên thc t ta s nhn c cu trúc “m chim” ch không th nhn
c Oxide cách n vuông góc lý tng nh hình v.
2.2.3. Transistor lng cc
a. Cu trúc mt ct Transistor NPN
Thit k các IC lng cc bao gm vic hp mng n các transistor,
diode, n tr và tn. Không có cun cm, bin th và thc t thì tn
ch có giá tr gii hn n vài chc pF. Linh kin quan trng nht trong IC
ng cc là các transistor và cu trúc mt ct ca mt transistor NPN công
sut thp c trình bày nh hình v 2.4.  ây s dng cách n oxide.
Phn tích cc ca transistor là vùng nm ngay di Emitter. n t c
phun t Emitter N
+
vào Baz loi P di tác dng ca n áp t trên chuyn
tip BE.
Hình 2.4. Cu trúc mt ct ca Transistor NPN
18
Các thông s thit k quan trng liên quan n dòng mt chiu, khuch
i dòng mt chiu và n áp ánh thng. i vi hot ng tín hiu nh thì
n s cc i, tc  chuyn mch, n dung chuyn tip và n tr ni tip
óng vai trò quan trng.
Ta thy rng dòng chy thng góc t E, qua B n C, nhng phi chy
ngang qua lp epitaxy n tip xúc collector. Vì cn có n áp ánh thng
cao nên lp epitaxy cn có n tr sut tng i ln, và do ó sinh ra n
tr ni tip ln gia vùng hot ng di E và tip xúc C. n tr ni tip
nh hng xu n tính nng ca transistor. ng thi duy trì n tr sut

cao ca lp epitaxy và gim n tr ni tip collector, mt lp n tr sut
thp c ch to ngay phía di transistor . Lp chôn N
+
ây c ch to
trc khi cy lp epitaxy.
b. n tr Baz và Collector
Trong cu trúc thc ca transistor dòng chy t vùng tích cc ngay di
Emitter n tip xúc Baz và Collector. Nó i qua phn silic không óng vai
trò gì cho hot ng khuch i, mà ngc li, phn silic này là n tri
i dòng, và n tró cn phi a vào mô hình tính toán transistor. Quan
trng nht  dây là n tr Baz và Collector. Dòng Baz trong mt
transistor tín hiu nh chy t phía di Emitter i qua vùng n tr cao ca
Baz và n tip xúc Baz nh hình 2.5.
19
Hình 2.5. n tr Baz gia tip xúc Baz và vùng tích cc di Emitter.
Có th chia quãng ng i ca dòng thành ba phn: Phn ngay di
tip xúc Baz (r
a
), phn gia tip xúc Baz và mép Emitter (r
b
) và phn di
Emitter (r
c
) Phân tích chi tit ba phn trên cho ta các giá trn tr nh sau:
EB
BCB
a
Ld
x
r

3
ρ
= ;
EB
EBB
b
LW
d
r
ρ
= ;
EB
EB
C
LW
d
r
6
ρ
=
Trong ó:
B
ρ là n tr sut trung bình ca min Baz, L
E
là chiu dài
a tip xúc Baz và cng là chiu rng ca Emitter.
ng n tr Baz là: r
bb
= r
a

+ r
b
+ r
c
Thông thng r
bb
có giá tr trong khong t 50n 200.
Có th nhn c biu thc n tr Collector mt cách tng t. ng i
a dòng Collector cng c chia làm 3 phn nh hình 2.6.
20
Hình 2.6. n tr Collector gia tip xúc Collector
và vùng phía di Emitter.
Gi thit lp chôn N
+
tri dài t phía di Emitter n di tip xúc
Collector. n tr các phn nh sau:
CC
EepiC
a
Ld
XX
r
)( −
=
ρ
;
2/)(
CE
ECS
b

LL
d
r
+
=
ρ
;
EE
BCepiC
C
Ld
XX
r
)( −
=
ρ
Trong ó
c
ρ là n tr sut lp epitaxy,
S
ρ là n tr vuông ca lp chôn n
+
.
c. n dung chuyn tip mt phía PN
n dung ca mt chuyn tip t ngt (mt phía) P
+
N hoc PN
+
phân
c ngc c cho bi:

2/1
0
0
)(2






+
=
φ
εε
V
qN
AC
Si
Trong ó: A là din tích chuyn tip, N là nng  tp ca vùng pha tp
thp và
0
φ là th khuch tán c cho bi:
2
0
ln
i
DA
n
NN
q

kT
=φ
t thông s liên quan ây là chiu rng lp nghèo c cho bi:
21
2/1
00
)(2






+
=
qN
V
x
Si
φεε
2.2.4. Diode, n tr và tn
Khi thit k mch tích hp, ngi ta ch có c mt s gii hn cu
kin nhn tr, diode và tn dung nh. Giá trn tr t vài chc 
n vài chc K. Có th có n tr ln hn nhng vi sai s ln và ph
thuc vào nhit . Vi mch IC, din tích các linh kin có vai trò quan trng,
và vì transistor thng nh hn nhiu so vi n tr và tn nên trong thit
 ngi ta a vào mt s lng ln transistor. Do tm quan trng ca
transistor, quá trình ch to vi mch c ti u hóa cho transistor, các phn
 khác phi có kh nng c ch to theo cùng quy trình. Vi mt sng
ng c bit, có th cn thêm mt s khâu công ngh, nhng tng giá thành

 tng.
Diode trong mch tích hp có th d dàng to t mt chuyn tip PN
a transistor. Cng các chuyn tip ó, khi phân cc ngc có th dùng nh
t tn. n trc ch to t vt liu loi n hoc loi p. Có th s
ng cy ion  ch to n tr có tr s ln.
a. Diode
Nhã nói  trên, diode c nhn t chuyn tip PN ca transistor.
t s cách cu hình diode da trên transistor npn c ch ra trong bng
i ây.
22
u hình
diode
n tr ni
tip
n áp
ánh thng
n dung Thi gian tr
Thp ~ r
bb
Thp 5-7V C
be
~ 0,5pF Cao ~ 70ns
Thp ~ r
bb
 Thp 5-7V C
be
~ 0,5pF Thp ~ 5ns
Cao ~ r
bb
+ r

cc
Cao > 40V C
be
~ 0,7pF Cao ~ 120ns
Cao ~ r
bb
+ r
cc
Cao > 40V C
be
~ 0,7pF Cao ~ 90ns
Cao ~ r
bb
+ r
cc
Thp 5-7V C
be
~ 1,2pF Cao ~ 150ns
ng 2.1. Các cách cu hình Diode
b. n tr
Tr s ca n tr trong IC ph thuc vào kích thc hình hc và vt
liu s dng. Phng trình c bn ca n tr là:
S
l
R ρ=
i  là n tr sut ca vt liu, L là chiu dài ca mu, S là din tích tit
din ngang.
t: R =
d
ρ

()
23
=> R = R
W
L
Hình 2.7 di ây là mt ct n tr khuch tán nhn c t vùng khuch
tán Baz.
Hình 2.7. Mt ct n tr khuch tán
c. Tn
n  chính ca các tn trong IC là din tích. n dung cho bi:
C = C
0
S
Trong ó: C
0
thng có giá tr trong khong 10
-4
n 10
-3
pF/m
2
. T
n vi n dung 1pF òi hi din tích 10
4
n 10
3
m
2
. i vi IC Silic,
ây là mt din tích ln, vì vy giá trn dung thng c gii hn  vài

pF. Có hai loi tn c bn là: T chuyn tip PN và t MOS (Kim loi –
Oxide - Silic).
 chuyn tip PN là Diode din tích ln, s dng mt hoc hai chuyn
tip PN ca transistor. n dung ln nht nhn c khi dùng c hai chuyn
tip B-E và B-C mc song song nh hình 2.8. Chuyn tip phi luôn c
phân cc ngc.
Hình 2.8. Tn s dng c hai chuyn tip E-B và B-C
24
t ct ca t MOS c trình bày trên hình 2.9. Bn cc trên là màng
Al và bn cc di là lp n+ khuch tán cùng Emitter. n môi là lp SiO
2
y trê lp khuch tán n+. Giá trn dung cho bi công thc:
Hình 2.9. Mt ct t MOS.
2.3. Công ngh CMOS
2.3.1. Mu
CMOS là thut ng ch mt lai công ngh dùng  ch to vi mch
tích hp. Công ngh CMOS c dùng  ch to vi x lý, vi u khin,
RAM tnh và các mch lôgíc s khác. Công ngh CMOS cng c dùng rt
nhiu trong các mch tng t nh cm bin hình nh, chuyn i kiu d
liu, và các vi mch thu phát có mt  tích hp cao trong lnh vc thông tin.
Trong thit k các hàm lôgíc trong các vi mch CMOS s dng c hai
loi transistor PMOS và NMOS.
Hai c tính c bn ca các linh kin c ch to bng công ngh
CMOS là có  min nhiu cao và tiêu th nng lng  trng thái tnh rt
thp. Các vi mch CMOS ch tiêu th nng lng mt cách áng k khi các
transistor bên trong nó chuyn i gia các trng thái óng (ON) và m
(OFF). Kt qu là các thit b CMOS ít tiêu th nng lng và to ra ít nhit
n so vi các loi mch lôgíc khác nh mch transistor-transistor logic
(TTL). CMOS cng cho phép tích hp các hàm lôgíc vi mt  cao trên chíp.
25

Công ngh CMOS u tiên là công ngh PMOS. n u nhng nm 1970,
công ngh NMOS chim u th do  linh ng ca n t cao hn. So vi
công ngh lng cc thì công ngh CMOS có giá thành thp hn (vì s dng
ít mt n quang hn) ng thi li có mt  t hp ln (1000-20.000
ng/chip). Nhng nó li có nhc m là tc  chm hn.
a, b,
c,
Hình 2.10. Phn to CMOS :
n (a), S b trí mch (b), Mt ct dc (c)