Grundschaltungen in CMOS-Technologie

Zusammenfassung

Für die Realisierung digitaler Funktionen mit Hilfe integrierter Schaltungen gibt es etliche Alternativen. Diese Alternativen betreffen sowohl die Halbleitertechnologie als auch die Schaltungstechnik. Die meisten der heute gefertigten integrierten Schaltungen verwenden als Grundmaterial Silizium. Silizium ist das Basismaterial von Bipolar- als auch von Feldeffekt-Transistoren. In integrierten digitalen Schaltungen werden vor allem Feldeffekt-Transistoren mit isoliertem Gate verwendet, die im allgemeinen kurz als MOS-Transistoren bezeichnet werden. Die Bezeichnung MOS ergibt sich aus der ursprünglichen Herstellung mit den Schichten Metall für das Gate, Siliziumdioxid für die Gate-Isolation und Silizium für das Substrat. Heutige MOS-Transistoren verwenden polykristallines Silizium (kurz Polysilizium) für die Gate-Schicht. Von besonderer Bedeutung für die Realisierung hochkomplexer anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs) ist die CMOS-Technologie (CMOS = Complementary MOS). Daher sollen nachfolgend exemplarisch am Beispiel der CMOS-Technologie Grundkenntnisse der digitalen Schaltungstechnik erläutert werden. Genauere Einzelheiten über die Halbleitertechnologie, zugehörige Schaltungstechniken, Entwurfs- und Herstellungsaspekte können speziellen Lehrbüchern entnommen werden [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19].