北京大学《集成电路原理与设计》课件-第1章 绪论及工艺基础.pptVIP

* MOS的器件宽度 沟道电流在W×L的沟道区域内，沿着沟道长度的方向，在源漏端之间流动；沟道长度越小、宽度越大，电流也越大 沟道长度受到加工工艺的限制，一般取允许的最小尺寸，即关键尺寸；而沟道宽度是主要的设计变量 Gate oxide n+ Source Drain p substrate Bulk (Body) p+ stopper Field-Oxide (SiO2) n+ Polysilicon Gate L W * 沟道宽度的计算 对于简单的矩形栅极，沟道宽度就是有源区的宽度 而对于复杂形状的mos器件，需要根据实际情况确定沟道宽度 源端 漏端 漏端 漏端 源端 * MOS器件的实际沟道宽度 局部氧化LOCOS工艺 场氧在有源区边缘形成鸟嘴 使得实际的沟道宽度有所减小 * 2、MOS器件的分类 NMOS器件中的载流子是电子，源漏区是n＋区，衬底是p型 PMOS器件中的载流子是空穴，源漏区是p＋区，衬底是n型 为了产生导电沟道，以及源漏pn结隔离，两种器件的端电压极性相反 * MOS器件的分类 根据工作机制MOS分为增强型和耗尽型 一般以n沟道增强型MOS举例，增强型器件在栅压小于阈值电压的时候，无法产生导电沟道 耗尽型MOS器件在没有加栅压情况下就有沟道，需要加栅压才能使得沟道消失 * MOS Transistors -Types and Symbols D S G D S G G S D D S G NMOS Enhancement NMOS PMOS Depletion Enhancement B NMOS with Bulk Contact 应用最多的是增强型NMOS和PMOS MOS作为四端器件有D,G,S,B四个电极 在设计中，同类型的MOS器件的衬底一般接相同的电位，为了简便，只画出3端，而默认衬底接电源/地 * MOS晶体管的输入特性 CMOS：增强型NMOS和PMOS 目前的数字集成电路中耗尽型MOS较少使用 * MOS晶体管的分类 * MOS晶体管的结构特点 由于具有源漏同衬底的隔离，MOS器件同双极器件相比占用面积小，集成度高 MOS是绝缘栅结构，即栅极不取电流，输入阻抗高，易于电路间的直接耦合 源漏对称结构使得器件具有双向导通特性，设计灵活 CMOS结构没有静态短路功耗 由于MOS器件是少子导电，需要先产生沟道电荷，然后才能导电，因此速度比双极器件慢 * 第二章 集成电路制作工艺 2.1.1 集成电路加工的基本操作 2.1.2 MOS结构和分类 2.2.1 N阱CMOS工艺 2.2.2 深亚微米CMOS工艺 2.3.1 CMOS IC中的寄生效应 2.3.2 CMOS版图设计规则 2.3.3 SOI工艺 * §2.2.1 N阱CMOS结构和工艺 衬底硅片 制作阱 场区氧化 形成硅栅 形成源、漏区 制作互连线 集成电路原理与设计 集成电路制作工艺：工艺基础 * 第二章 集成电路制作工艺 2.1.1 集成电路加工的基本操作 2.1.2 MOS结构和分类 2.2.1 N阱CMOS工艺 2.2.2 深亚微米CMOS工艺 2.3.1 CMOS IC中的寄生效应 2.3.2 SOI工艺 2.3.3 CMOS版图设计规则 * 2.1.1 集成电路加工的基本操作 1、形成薄膜（二氧化硅、多晶硅、金属等薄层） 2、形成图形（器件和互连线） 3、掺 杂（调整器件特性） * 半导体芯片制作过程 * 硅片（wafer）的制作 * 掩模版（mask,reticle）的制作 * 外延衬底的制作 * 1、形成图形 半导体加工过程：将设计者提供的集成电路版图图形复制到硅片上 光刻与刻蚀：半导体加工水平决定于光刻和刻蚀所形成的线条宽度 * 光刻（photolithography） * 曝光（exposure） * 刻蚀（etch） * 2、薄膜形成：淀积 * 2、薄膜形成：氧化 * 3、掺杂：扩散和注入 * 从器件到电路：通孔 * 从器件到电路：互连线 * 从器件到电路：多层互连 * 从器件到电路：多层互连 * 从硅片到芯片：加工后端 * 从硅片到芯片：加工后端 * 从硅片到芯片：加工后端 * 第二章 集成电路制作工艺 2.1.1 集成电路加工的基本操作 2.1.2 MOS结构和分类 2.2.1 N阱CMOS工艺 2.2.2 深亚微米CMOS工艺 2.3.1 CMOS IC中的寄生效应 2.3.2 CMOS版图设计规则 2.3.3 SOI工艺 * 2.1.2 MOS结构和分类 MOS器件是一个夹层结构 M：是metal，金属 O：是oxide，氧化物 S：是semiconductor，半导体 早期工艺MOS器件的栅极用金属制造，所以从栅极向下是金属，氧化物和半导体结构 * MOS开关 A Switch! |V