Ищу материалы по МОП транзисторам с кольцевыми затворами. Опции

[baumanets]

Ищу материалы по МОП-транзисторам с кольцевыми затворами: книги, статьи, правила проектирования, расчёт и т.д.
желательно проектные нормы >1мкм

[nikolascha]

Ищу материалы по МОП-транзисторам с кольцевыми затворами: книги, статьи, правила проектирования, расчёт и т.д.
желательно проектные нормы >1мкм

Честно говоря, я никогда не встречал в литературе информации по кольцевым транзисторам, поэтому будет тоже интересно, если кто-нибудь даст ссылки... Правда, в одной старой книжечке был расчет круглых резисторов - главным преимуществом кольцевых резисторов по сравнению с обычными резисторами это меньшая зависимость отношения L/W от ухода размеров резисторов (L и W).

[zzzzzzzz]

Вряд ли есть какие-то особенные материалы по кольцевым МОП.
Ибо это тот же линейный МОП, только кольцевой.
Ну, есть несколько нюансов:
- более эффективное использование паразитной емкости стока;
- меньше паразитная емкость затвора (но, общая емкость больше);
- уход ширины канала = 0;
- отсутствие утечек по локальному окислу.

Но, есть и недостатки:
- нельзя сделать меньше некоторого, обусловленного DRC;
- внешний в последовательной паре значительно больше внутреннего, это надо учитывать в дизайне.

Ну а так, - тоже самое.
Если что-то конкретное - спрашивайте. Я их на завтрак ем.

Честно говоря, я никогда не встречал в литературе информации по кольцевым транзисторам, поэтому будет тоже интересно, если кто-нибудь даст ссылки... Правда, в одной старой книжечке был расчет круглых резисторов - главным преимуществом кольцевых резисторов по сравнению с обычными резисторами это меньшая зависимость отношения L/W от ухода размеров резисторов (L и W).

Вы не путаете чего-то? За счет чего кольцевой резистор вдруг станет более воспроизводим?

[baumanets]

А сколько уровней вложенности можно сделать в кольцевых, чтобы логическая схема работала?
Как рассчитывать периметры и площади?
Как лучше делать переход к контактному окну (форма кольцевого затвора и контакт к поликремнию)?
Если соединены стоки или истоки МОП-транзисторов, то как тут эффективно использовать площадь?

[zzzzzzzz]

А сколько уровней вложенности можно сделать в кольцевых, чтобы логическая схема работала?

Сколько угодно. Учитывая емкости затворов и сопротивление поликремния, конечно.
Но, обычно больше двух последовательно не делают, - третий огромен.

Как рассчитывать периметры и площади?

А в чем проблема?
Обычно экстракторы с этим нормально справляются.
Можно им помочь, конечно. Для повышения точности ввести дополнительные слои генерации.

Как лучше делать переход к контактному окну (форма кольцевого затвора и контакт к поликремнию)?
Если соединены стоки или истоки МОП-транзисторов, то как тут эффективно использовать площадь?

Контакт к поликремнию всегда делается на локальном окисле. Иногда на "островке". Как и в линейных тр-ах.
Вариантов конфигураций масса, ограничивается лишь вашей задачей и фантазией.
Вот пара примеров:

[baumanets]

А в чем проблема?
Обычно экстракторы с этим нормально справляются.
Можно им помочь, конечно. Для повышения точности ввести дополнительные слои генерации.

Какие программы посоветуете использовать для извлечения параметров. ISExtract подойдёт для таких целей?

Контакт к поликремнию всегда делается на локальном окисле. Иногда на "островке". Как и в линейных тр-ах.
Вариантов конфигураций масса, ограничивается лишь вашей задачей и фантазией.
Вот пара примеров:

Я вижу, что в aaaaaaaaa.jpg контактные окна между областями n и p лежат наполовину в n наполовину в p области.
А почему тут сделано не 2 контактных окна каждое в своей области, а одно окно?
С целью экономии площади?

[zzzzzzzz]

Какие программы посоветуете использовать для извлечения параметров. ISExtract подойдёт для таких целей?

EXT есть в любом пакете для дизайна. Если вы еще не выбрали, то советую "рисовать чудеса" в Таннере. Рисовалка там, пмсм, лучшая из всех существующих. Экстрактор вызывается кнопкой на панеле задач. ***.ext - файл прописать осилите сами, по примерам и вполне понятной логике. Хелп в помощь.

Я вижу, что в aaaaaaaaa.jpg контактные окна между областями n и p лежат наполовину в n наполовину в p области.
А почему тут сделано не 2 контактных окна каждое в своей области, а одно окно?
С целью экономии площади?

Да, экономии. В принципе, эти картинки определены DRC конкретного производителя. А бывает по разному. Например, разрешены только квадратные КО одного размера. ПМСМ, это заблуждение. Де-факто. Логичнее и предпочтительнее сплошные области КО. Но, с DRC спорить нельзя.

[fragment]

А бывает по разному. Например, разрешены только квадратные КО одного размера. ПМСМ, это заблуждение. Де-факто. Логичнее и предпочтительнее сплошные области КО. Но, с DRC спорить нельзя.

Контакты одного размера предпочтительнее, так как скорость травления при изготовлении контактов зависит от размеров области травления.
При одинаковых контактах технологам легче подобрать оптимальный режим и, значит, процент выхода годных будет выше.

[zzzzzzzz]

Контакты одного размера предпочтительнее, так как скорость травления при изготовлении контактов зависит от размеров области травления.
При одинаковых контактах технологам легче подобрать оптимальный режим и, значит, процент выхода годных будет выше.

Есть только 2 фактора основных при вскрытии окон:
- уход границы окна (растрав), зависящий от геометрии окна;
- отвод продуктов реакции, зависящий от плотности окон.
И то, и другое может быть специфицировано (и, кое-где именно так уже).
А разговоры про "легче подобрать..." - лажа полная. Чистый консерватизм конкретных производств и технологов.
Непрерывные большие контакты могут дать прирост в динамике порядка (10-30) %, повысить надежность и стойкость ИС.
Я бы не спорил про техпроцессы порядка 60 нм и ниже, там многое на грани химии и плазмы. Всё, что выше - не имеет смысла вводить такие ограничения.
Они остались со времен разработок таких процессов. И, по сути, рудименты.

[nikolascha]

Вы не путаете чего-то? За счет чего кольцевой резистор вдруг станет более воспроизводим?

Потратил пол дня на поиски книги и собственные расчеты... Свои расчеты ничего путного не дали, а вот книжку на полке у себя нашел: Анализ и расчёт интегральных схем. Часть 1 / Под ред. Д. Линна и др. - 1969 - С. 173, 273.

... С целью уменьшения разброса резисторов вследствие изменения их линейных размеров для резисторов выбрана круглая форма. Величина сопротивления может быть вычислена с помощью выражения:

где - поверхностное сопротивление, Ом/[];
- радиус внутреннего контакта;
- радиус внешнего контакта;
Для резисторов круговой формы имеет место логарифмическая зависимость сопротивления от размеров в отличие от линейной зависимости для резисторов прямоугольной формы.

Кстати, может кто в электронном виде книжку имеет, поделитесь, пожалуйста...

[zzzzzzzz]

Потратил пол дня на поиски книги и собственные расчеты... Свои расчеты ничего путного не дали, а вот книжку на полке у себя нашел: Анализ и расчёт интегральных схем. Часть 1 / Под ред. Д. Линна и др. - 1969 - С. 173, 273.
Кстати, может кто в электронном виде книжку имеет, поделитесь, пожалуйста...

Спасибо за поиск. Однако, насколько я понял, речь идет не о кольцевом, а о круглом резисторе, с контактами в центре и по периметру круга.
И, в принципе, дающий мало полезного. Уменьшение уходов здесь за счет отсутствия изменения ширины резистора. Однако, перетрав\недотрав контактных окон влияет значительно в такой конструкции. И длина резистора меняется.
Таким способом высокоомные резисторы не сделать, к тому же.

В принципе, если учитывать характерный уход границы поликремния порядка -0.25 мкм при ПХТ для обычных дубовых процессов 1-3 мкм, то, рисуя широкие резисторы (примерно 10 мкм шириной), можно получать стабильно более воспроизводимые номиналы.
А вот от поверхностного сопротивления зависимость у всех конструкций прямая.
Не знаю, может и можно что-то придумать гениальное-геометрическое... Было бы забавно.

Хотя, мысль чем-то интересная, спасибо еще раз!
Надо её подумать.
Может, какой гибрид с конструкцией Ван-дер-Пау и имеет перспективу.

[nikolascha]

Спасибо за поиск. Однако, насколько я понял, речь идет не о кольцевом, а о круглом резисторе, с контактами в центре и по периметру круга.

Топологию вы представляете правильно. Но мне не понятно, почему круглый резистор вы кольцевым не считаете? Кольцо это универсальная, на сколько я понимаю, форма: и круглое и квадратное кольцо бывает.

И, в принципе, дающий мало полезного. Уменьшение уходов здесь за счет отсутствия изменения ширины резистора. Однако, перетрав\недотрав контактных окон влияет значительно в такой конструкции. И длина резистора меняется.

Так тут же вся прелесть в том, что если изменить длину линейного резистора, то коэффициент формы изменится пропорционально, а в кольцевом коэффициент формы изменится пропорционально логарифму изменения длины. Поэтому как раз перетрав\недотрав контактных окон будет оказывать меньшее влияние, чем в линейных резисторах, я так понял формулу.

Таким способом высокоомные резисторы не сделать, к тому же.
...
А вот от поверхностного сопротивления зависимость у всех конструкций прямая.

Согласен.

У меня тут другой вопрос созрел. На сколько я знаю, когда мы восстанавливали круглые транзисторы, то ширину и длину высчитывали через площадь затвора. Т.е. эквивалентная ширина бралась исходя из значения половины суммы периметров стока и истока. А исходя из формулы выше, получается что эквивалентная ширина кольцевой структуры равна:

Что по поводу расчёта эквивалентных ширины и длины думаете?

[zzzzzzzz]

Топологию вы представляете правильно. Но мне не понятно, почему круглый резистор вы кольцевым не считаете? Кольцо это универсальная, на сколько я понимаю, форма: и круглое и квадратное кольцо бывает.

Ну, это вопрос философский. Кольцо имеет отверстие. Здесь, конечно, своеобразное отверстие тоже как бы есть. Но, не в структуре, а в резисторе. Ну, это не суть важно. Круговой представляется всё-таки правильнее назвать.
Хотя, можно нарисовать и кольцо, само собой. Тогда контакты будут по внутреннему и по внешнему периметрам этого кольца.

У меня тут другой вопрос созрел. На сколько я знаю, когда мы восстанавливали круглые транзисторы, то ширину и длину высчитывали через площадь затвора. Т.е. эквивалентная ширина бралась исходя из значения половины суммы периметров стока и истока. А исходя из формулы выше, получается что эквивалентная ширина кольцевой структуры равна:

Что по поводу расчёта эквивалентных ширины и длины думаете?

Да вроде всё просто с эквивалентом -
L=r2-r1
W=pi(r2+r1)
в первом приближении.
Откуда там логарифм натуральный я пока не сообразил. Автор перемудрил?

[nikolascha]

Да вроде всё просто с эквивалентом -
L=r2-r1
W=pi(r2+r1)
в первом приближении.

Вот именно в первом приближении. Я с этого начал свои расчеты. Но первое дело - это проверка подстановкой. Возьмите два кольца с общим одним радиусом и одинаковой шириной (L=r2-r1). Выразите через свои формулы. Равенства R=R1+R2 вы не получите. А если выразить через формулу с логорафмом, то всё сходится...

Откуда там логарифм натуральный я пока не сообразил. Автор перемудрил?

Объяснить не могу, так как не силён в интеграллах, я отсканю страницу из книги или может добавлю вывод формулы сюда...

[zzzzzzzz]

Вот именно в первом приближении. Я с этого начал свои расчеты. Но первое дело - это проверка подстановкой. Возьмите два кольца с общим одним радиусом и одинаковой шириной (L=r2-r1). Выразите через свои формулы. Равенства R=R1+R2 вы не получите. А если выразить через формулу с логорафмом, то всё сходится...
Объяснить не могу, так как не силён в интеграллах, я отсканю страницу из книги или может добавлю вывод формулы сюда...

Поисчеркал пару листов бумаги. Да, всё правильно. Логарифм по делу стоит. Вы и автор формулы правы.


Хотя, на практике, "квадратный" резистор уйдет меньше, если подобрать его размер так, что растрав поликремния (например) и контактного окна дадут такое же отношение L/W. (А эти растравы довольно близки для многих процессов ПХТ).
У кольцевого же уход L от растрава контактных окон скомпенсировать нечем - dW=0.
Также, прямая зависимость от поверхностного сопротивления не дает возможности получать резисторы абсолютной точности выше, чем обычно.
И, как и прежде, все высокоточные вещи можно строить только на относительной точности резисторов в ИС. Согласованных (перемешанных секторами).

Возможно, и существуют варианты, когда кольцевой резистор использовать целесообразно. Я придумать пока не смог, увы.
Получается чисто теоретическая "вещь в себе".

[nikolascha]

Вот странички из книги с выводом формулы и примером использования...
 1.ZIP ( 417.17 килобайт ) Кол-во скачиваний: 163

[Ed2000]

Ищу материалы по МОП-транзисторам с кольцевыми затворами: книги, статьи, правила проектирования, расчёт и т.д.
желательно проектные нормы >1мкм

Если вопрос актуален советую поискать на сайте ЦЕРН (CERN, www.cern.ch). Там есть база данных называется кажется "indico". В ней по фамилии Anneli ищите радиационно-стойкие транзисторы.
Кажется они делали parametric cells для Cadence design kit под КМОП технологию IBM 0,13 или 0,18. Там же было какое-то описание с картинками и соответствующие формулы.

[nikolascha]

Если вопрос актуален советую поискать на сайте ЦЕРН (CERN, www.cern.ch). Там есть база данных называется кажется "indico". В ней по фамилии Anneli ищите радиационно-стойкие транзисторы.
Кажется они делали parametric cells для Cadence design kit под КМОП технологию IBM 0,13 или 0,18. Там же было какое-то описание с картинками и соответствующие формулы.

Как-то вы сложно описали способ доступа к информации, только "посвященные" найдут... А более прямых путей у вас нет?

[monitor7]

... способ доступа к информации, только "посвященные" найдут.

Достаточно гугла:-)
h ttp://cdsweb.cern.ch/record/734132/files/...6.pdf?version=1

[nikolascha]

Наткнулся в книжке Christian C. E., Eric A. V. Charge-Based MOS Transistor Modeling: The EKV Model for Low-Power and RF IC Design - 2006 - 328 c. на главу "4.6.4 Geometrical Effects" (стр. 53), в которой рассматривают уход тока стока от модуляции длинны канала кольцевого транзистора. Так вот, я так понимаю, что ток стока в кольцевом транзисторе будет иметь меньшую зависимость от напряжения сток-исток, причем эта зависимость в прямом и обратном включении будет разной. Интересный момент для размышлений, как мне кажется...

[Losik]

>>Интересный момент для размышлений, как мне кажется...
теоретических размышлений, для практики информация малополезная.

[Poluektovich]

Для транзисторов с формой затвора близкой к квадрату/кругу приведенные формулы работают. А как можно поступить в случае вытянутого прямоугольного транзистора?

[Poluektovich]

Для транзисторов с формой затвора близкой к квадрату/кругу приведенные формулы работают. А как можно поступить в случае вытянутого прямоугольного транзистора?

[alexxaxa]

Для транзисторов с формой затвора близкой к квадрату/кругу приведенные формулы работают. А как можно поступить в случае вытянутого прямоугольного транзистора?

Можете посмотреть здесь:
Modeling of MOS Transistors with Nonrectangular-Gate Geometries TED 1982,
ну а потом гуглом раскрутить множество других нужных ссылок.

[Poluektovich]

Спасибо. Интересная статья.

[Jurenja]

С корректной экстракцией размеров (L и W) у таких транзисторов обычно проблемы.
Популярные тулы хорошо работают только на линейных лэйаутах.

[amatrology]

С корректной экстракцией размеров (L и W) у таких транзисторов обычно проблемы.
Популярные тулы хорошо работают только на линейных лэйаутах.

Почти всегда проще посчитать все руками и передать параметры в экстрагированный нетлист, чем мучиться с экстракцией через стандартные тулы. Это не говоря уже о том, что из-за изменения длины канала на перегибах транзистор с посчитанными эффективной длиной и шириной будет вести себя не совсем так, как аналогичный линейный. Для цифровых схем разница скорее всего невелика, а с аналоговыми могут быть проблемы.

P.S. А еще есть крутая опция не пользоваться кольцевыми транзисторами Кроме приложений, которыми занимаются в ЦЕРНе Anelli и компания, они ни для чего не нужны.

[Jurenja]

P.S. А еще есть крутая опция не пользоваться кольцевыми транзисторами Кроме приложений, которыми занимаются в ЦЕРНе Anelli и компания, они ни для чего не нужны.

Бывают еще заказчики в погонах и большинство доступных технологий их не удовлетворяют, а если и удовлетворяют то в недостаточной степени. Вот и приходится...