Metal gate
دھاتی گیٹ، لیٹرل میٹل آکسائڈ سیمی کنڈکٹر (ایم او ایس) اسٹیک کے تناظر میں، وہ گیٹ الیکٹروڈ ہے جو ٹرانجسٹر کے چینل سے آکسائڈ کے ذریعے الگ ہوتا ہے-گیٹ کا مواد دھات سے بنایا جاتا ہے۔ تقریبا 1970 کی دہائی کے وسط سے زیادہ تر ایم او ایس ٹرانجسٹروں میں، دھات کے لیے "ایم" کو غیر دھاتی گیٹ میٹریل سے تبدیل کر دیا گیا ہے۔ پہلا ایم او ایس ایف ای ٹی (میٹل-آکسائیڈ-سیمی کنڈکٹر فیلڈ ایفیکٹ ٹرانجسٹر) 1959 میں بیل لیبز میں محمد عطا اور داون کاہنگ نے بنایا تھا، اور 1960 میں اس کا مظاہرہ کیا گیا تھا۔ انہوں نے سلکان کو چینل مواد اور غیر خود ساختہ ایلومینیم گیٹ کے طور پر استعمال کیا۔ ایلومینیم گیٹ میٹل (عام طور پر ایک بخارات ویکیوم چیمبر میں ویفر کی سطح پر جمع کیا جاتا ہے) 1970 کی دہائی کے اوائل میں عام تھا۔ پولیسیلیکن 1970 کی دہائی کے آخر تک، صنعت من گھڑت پیچیدگیوں اور کارکردگی کے مسائل کی وجہ سے دھاتی آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر اسٹیک میں گیٹ میٹریل کے طور پر ایلومینیم سے دور ہو گئی تھی۔ ایلومینیم کو تبدیل کرنے کے لیے پولیسیلیکن نامی ایک مواد (پولی کرسٹل لائن سلکان، جو اس کی برقی مزاحمت کو کم کرنے کے لیے عطیہ دہندگان یا قبول کنندگان کے ساتھ انتہائی ڈوپ کیا گیا تھا) استعمال کیا گیا تھا۔ پولیسیلیکن کو کیمیائی بخارات کے جمع ہونے (سی وی ڈی) کے ذریعے آسانی سے جمع کیا جا سکتا ہے اور یہ بعد کے مینوفیکچرنگ مراحل کے لیے روادار ہے جس میں انتہائی زیادہ درجہ حرارت (900-1000 °C سے زیادہ) شامل ہوتا ہے، جہاں دھات نہیں تھی۔ خاص طور پر، دھات (عام طور پر ایلومینیم ایک ٹائپ III (پی-ٹائپ) ڈوپینٹ) ان تھرمل اینیلنگ مراحل کے دوران سلکان میں (مرکب کے ساتھ) منتشر ہونے کا رجحان رکھتی ہے۔ خاص طور پر، جب <1 1 1 1> کرسٹل واقفیت کے ساتھ سلکان ویفر پر استعمال کیا جاتا ہے، تو بنیادی سلکان کے ساتھ ایلومینیم (توسیعی اعلی درجہ حرارت کی پروسیسنگ کے مراحل سے) کی ضرورت سے زیادہ ملاوٹ ایلومینیم کے نیچے پھیلے ہوئے ایف ای ٹی ماخذ یا نکاسی کے علاقوں کے درمیان شارٹ سرکٹ پیدا کر سکتی ہے اور دھاتی جنکشن کے پار بنیادی سبسٹریٹ میں جو ناقابل تلافی سرکٹ کی ناکامی کا سبب بنتا ہے۔ یہ شارٹس سلکان-ایلومینیم مرکب کے اہرام کی شکل کے اسپائکس کے ذریعے بنائے جاتے ہیں جو سلکان ویفر میں عمودی طور پر "نیچے" کی طرف اشارہ کرتے ہیں۔ سلکان پر ایلومینیم کو اینیل کرنے کے لیے عملی اعلی درجہ حرارت کی حد 450 ڈگری سیلسیس کی ترتیب پر ہے۔ پولیسیلیکن خود ساختہ دروازوں کی آسان تیاری کے لیے بھی پرکشش ہے۔ ماخذ اور ڈرین ڈوپینٹ کی نجاستوں کا امپلانٹیشن یا پھیلاؤ گیٹ کے ساتھ کیا جاتا ہے، جس کی وجہ سے تہوں کی غلط صف بندی کے امکان کے ساتھ اضافی لیتھوگرافک اقدامات کے بغیر گیٹ سے بالکل منسلک چینل کی طرف جاتا ہے۔ این ایم او ایس اور سی ایم او ایس ٹیکنالوجیز میں، وقت اور بلند درجہ حرارت کے ساتھ، گیٹ ڈھانچے کے ذریعے استعمال ہونے والے مثبت وولٹیج کسی بھی موجودہ مثبت چارج شدہ سوڈیم کی نجاست کو براہ راست مثبت چارج شدہ گیٹ کے نیچے گیٹ ڈائی الیکٹرک کے ذریعے پھیلنے اور کم مثبت چارج والے چینل کی سطح پر منتقل ہونے کا سبب بن سکتے ہیں، جہاں مثبت سوڈیم چارج چینل کی تخلیق پر زیادہ اثر ڈالتا ہے، اس طرح این-چینل ٹرانجسٹر کے حد وولٹیج کو کم کرتا ہے اور ممکنہ طور پر وقت کے ساتھ ناکامیوں کا سبب بنتا ہے۔ پہلے کی پی ایم او ایس ٹیکنالوجیز اس اثر کے لیے حساس نہیں تھیں کیونکہ مثبت طور پر چارج شدہ سوڈیم قدرتی طور پر منفی طور پر چارج شدہ گیٹ کی طرف راغب ہوتا تھا، اور چینل سے دور، حد وولٹیج شفٹوں کو کم کرتا تھا۔ این-چینل، دھاتی گیٹ کے عمل (1970 کی دہائی میں) نے صفائی کا ایک بہت ہی اعلی معیار (سوڈیم کی عدم موجودگی) نافذ کیا جسے اس وقت کے فریم میں حاصل کرنا مشکل تھا، جس کے نتیجے میں مینوفیکچرنگ کی لاگت زیادہ تھی۔ پولیسیلیکن گیٹس جب کہ اسی رجحان کے لیے حساس ہوتے ہیں، بعد میں اعلی درجہ حرارت کی پروسیسنگ (جسے عام طور پر "گیٹرنگ" کہا جاتا ہے) کے دوران کسی بھی سوڈیم کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے کے لیے تھوڑی مقدار میں ایچ سی ایل گیس کے سامنے آسکتے ہیں، اس کے ساتھ جڑے ہوئے این اے سی ایل بنتے ہیں اور اسے گیس کے دھارے میں لے جاتے ہیں، جس سے بنیادی طور پر سوڈیم سے پاک گیٹ کا ڈھانچہ وشوسنییتا میں بہت زیادہ اضافہ کرتا ہے۔ تاہم، عملی سطحوں پر ڈوپ شدہ پولیسیلیکن دھاتوں کی قریب صفر برقی مزاحمت پیش نہیں کرتا ہے، اور اس وجہ سے ٹرانجسٹر کے گیٹ کیپسیٹنس کو چارج کرنے اور خارج کرنے کے لیے مثالی نہیں ہے جس کے نتیجے میں ممکنہ طور پر سست سرکٹری ہوتی ہے۔ جدید عمل دھات کی طرف لوٹتے ہیں 45 این ایم نوڈ کے بعد سے، دھاتی گیٹ ٹیکنالوجی واپس آتی ہے، ساتھ ہی ساتھ اعلی ڈائی الیکٹرک (ہائی-κ) مواد کے استعمال کے ساتھ، جو انٹیل کی ترقی کے ذریعے پیش کیا جاتا ہے۔ میٹل گیٹ الیکٹروڈ کے امیدوار ہیں، این ایم او ایس، ٹی اے، ٹی اے این، این بی (سنگل میٹل گیٹ) اور پی ایم او ایس ڈبلیو این/آر یو او 2 کے لیے (پی ایم او ایس میٹل گیٹ عام طور پر دھات کی دو تہوں سے بنا ہوتا ہے)۔ اس محلول کی وجہ سے، چینل پر تناؤ کی صلاحیت کو بہتر بنایا جا سکتا ہے (دھاتی گیٹ کے ذریعے)۔ مزید برآں، یہ گیٹ میں کم کرنٹ پرٹربیشن (کمپن) کو قابل بناتا ہے (دھات کے اندر الیکٹرانوں کی منتقلی کی وجہ سے)۔ گیٹ آکسائیڈ ملٹیگیٹ ڈیوائس حوالہ جات MOSFETs سیمی کنڈکٹر ڈھانچے بھی دیکھیں۔