धातु का द्वार

धातु गेट, एक पार्श्व धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक (एमओएस) स्टैक के संदर्भ में मेटल गेट, ट्रांजिस्टर के चैनल से ऑक्साइड द्वारा अलग किया गया गेट इलेक्ट्रोड है - गेट सामग्री धातु से बनी होती है। इस प्रकार से 1970 के दशक के मध्य से अधिकांश एमओएस ट्रांजिस्टर में धातु के लिए एम को गैर-धातु गेट सामग्री से परिवर्तित कर दिया जाता है।

एल्युमिनियम गेट
इस प्रकार से मॉसफेट (धातु-आक्साइड-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर) और1959 में बेल प्रयोगशालाएँ में मोहम्मद ओटाला और डॉन कहंग द्वारा बनाया गया था और 1960 में प्रदर्शित किया गया था। उन्होंने सिलिकॉन को चैनल सामग्री और गैर-स्व-संरेखित एल्यूमीनियम गेट के रूप में उपयोग किया जाता था। एल्यूमीनियम गेट धातु (सामान्यतः वेफर सतह पर वाष्पीकरण निर्वात कक्ष में जमा होता है) अतः1970 के दशक की प्रारंभ में सामान बात थी।

पॉलिसिलिकॉन
इस प्रकार से1970 के दशक के अंत तक, निर्माण जटिलताओं और प्रदर्शन के मुद्दों के कारण उद्योग धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक स्टैक में गेट सामग्री के रूप में एल्यूमीनियम से दूर चला गया था। और एल्युमीनियम को परिवर्तन के लिए पॉलीसिलिकॉन ( पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन, दाताओं या स्वीकर्ता के साथ अत्यधिक डोपिंग (अर्धचालक) नामक सामग्री) का उपयोग एल्यूमीनियम को परिवर्तन के लिए किया गया था।

किन्तु पॉलीसिलिकॉन को रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) के माध्यम से सरलता से जमा किया जा सकता है तत्पश्चात निर्माण चरणों के लिए सहिष्णु है जिसमें अत्यधिक उच्च तापमान (900-1000 डिग्री सेल्सियस से अधिक) सम्मिलित होते है, जहां धातु नहीं थे। विशेष रूप से, धातु (सामान्यतः एल्यूमीनियम – टाइप III (पी-टाइप_अर्धचालक पी-टाइप) डोपेंट) इन रैपिड थर्मल एनील चरणों के समय सिलिकॉन (मिश्र धातु) में फैलाने की प्रवृत्ति है।  विशेष रूप से, जब सिलिकॉन वेफर पर क्रिस्टल ओरिएंटेशन के साथ उपयोग किया जाता है, तो अंतर्निहित सिलिकॉन के साथ एल्यूमीनियम की अत्यधिक मिश्रधातु (विस्तारित उच्च तापमान प्रसंस्करण चरणों से) विसरित एफईटी ड्रेन_(ट्रांजिस्टर)टर्मिनलों के बारे में और अधिक जानकारी के बीच शार्ट परिपथ बना सकता है इस प्रकार से एल्युमिनियम के नीचे के क्षेत्र और मेटलर्जिकल जंक्शन के पार अंतर्निहित सब्सट्रेट में –  अपूरणीय परिपथ विफलताओं का कारण बनता है। ये शॉर्ट्स सिलिकॉन-एल्यूमीनियम मिश्र धातु के पिरामिड के आकार के स्पाइक्स द्वारा बनाए गए हैं –  सिलिकॉन वेफर में लंबवत नीचे की ओर संकेत करते हुए सिलिकॉन पर ऐलुमिनियम की एनीलिंग के लिए व्यावहारिक उच्च तापमान सीमा लगभग 450 डिग्री सेल्सियस होती है।

चूँकि पॉलीसिलिकॉन स्व-संरेखित फाटकों के आसान निर्माण के लिए भी आकर्षक होते है। स्रोत और ड्रेन डोपेंट अशुद्धियों का आरोपण या प्रसार गेट के स्थान पर किया जाता है, जिससे परतों के गलत संरेखण की संभावना के साथ अतिरिक्त लिथोग्राफिक चरणों के बिना गेट से पूरी तरह से संरेखित चैनल बन जाता है।

एनएमओएस और सीएमओएस
एनएमओएस_लॉजिक और सीएमओएस विधियों में, समय और ऊंचे तापमान के साथ, गेट संरचना द्वारा नियोजित सकारात्मक वोल्टेज किसी भी उपस्थित सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सोडियम अशुद्धियों को सीधे सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए गेट के माध्यम से फैलाने के लिए गेट डाइइलेक्ट्रिक के माध्यम से फैल सकता है और कम-सकारात्मक रूप से चार्ज चैनल में माइग्रेट कर सकता है। इस प्रकार से सतह, जहां सकारात्मक सोडियम आवेश का चैनल निर्माण पर अधिक प्रभाव पड़ता है –  इस प्रकार एन-चैनल ट्रांजिस्टर के थ्रेसहोल्ड वोल्टेज को कम करना और संभावित रूप से समय के साथ विफलताओं का कारण बनता है। इसके अतिरिक्त पीएमओएस लॉजिक प्रौद्योगिकियां इस प्रभाव के प्रति संवेदनशील नहीं थीं क्योंकि सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया सोडियम स्वाभाविक रूप से नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए गेट की ओर आकर्षित होता था, और चैनल से दूर, थ्रेशोल्ड वोल्टेज शिफ्ट को कम करता था। एन-चैनल, मेटल गेट प्रक्रियाओं (1970 के दशक में) ने स्वच्छता का उच्च स्तर (सोडियम की अनुपस्थिति) लगाया –  उस समय सीमा में प्रयुक्त करना कठिन होता था, जिसके परिणामस्वरूप उच्च निर्माण पर व्यय किया जाता था। पॉलीसिलिकॉन गेट्स –  ही घटना के प्रति संवेदनशील होते हुए, किसी भी सोडियम के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए बाद के उच्च तापमान प्रसंस्करण (सामान्यतः प्राप्त करना कहा जाता है) के समय एचसीएल गैस की थोड़ी मात्रा के संपर्क में आ सकता है, इसके साथ एनएसीएल बनाने और इसे गैस की धारा में ले जाने के लिए बाध्य किया जाता है। इस प्रकार से अनिवार्य रूप से सोडियम मुक्त गेट संरचना –  बहुत अधिक विश्वसनीयता बढ़ जाती है।

चूँकि, व्यावहारिक स्तर पर डोप किया गया पॉलीसिलिकॉन धातुओं के लगभग शून्य विद्युत प्रतिरोध की प्रस्तुत नहीं करता है, और इसलिए ट्रांजिस्टर के गेट समाई को चार्ज करने और डिस्चार्ज करने के लिए आदर्श नहीं है। – परिणामस्वरूप संभावित रूप से धीमी सर्किटरी हो सकती है।

आधुनिक प्रक्रियाएँ धातु की ओर लौटती हैं
इस प्रकार से 45 एनएम नोड से आगे, इंटेल के विकास द्वारा अग्रणी, उच्च-ढांकता हुआ (उच्च-के) सामग्रियों के उपयोग के साथ, मेटल गेट विधि वापस आती है।

मेटल गेट इलेक्ट्रोड के लिए एनएमओएस, टीए, टीएएन , एनबी (सिंगल मेटल गेट) और पीएमओएस डब्ल्यूएन/आरयूओ2 के लिए उपस्थित होती हैं (पीएमओएस मेटल गेट सामान्यतः धातु की दो परतों से बना होता है)। इस समाधान के कारण, चैनल पर तनाव क्षमता (मेटल गेट द्वारा) में सुधार किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, यह गेट में कम वर्तमान गड़बड़ी (कंपन) को सक्षम बनाता है (धातु के अंदर इलेक्ट्रॉनों के स्वभाव के कारण) आदि।

यह भी देखें

 * गेट ऑक्साइड
 * मल्टीगेट उपकरण