CMOS数字集成电路.pptx
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1、2.1 引言引言 2.2 集成电路的主要生产工艺集成电路的主要生产工艺 晶片准备晶片准备 制版制版 光刻工艺光刻工艺 氧化工艺氧化工艺 淀积淀积 腐蚀腐蚀 扩散扩散 P型衬底型衬底SiO2N+N+GSD金属金属2.3 CMOS反相器及其版图反相器及其版图 2.3.1 MOS晶体管及其版图晶体管及其版图 LWW多晶硅多晶硅SiO2源源(N+)漏漏(N+)NMOS晶体管晶体管栅栅(G)源源(S)漏漏漏漏(D)(D)栅氧化层栅氧化层P P型型NMOSNMOS管的物理模型管的物理模型管的物理模型管的物理模型P型衬底型衬底 N+N+空穴空穴电子电子沟道沟道NMOS管特性管特性漏极电流漏极电流NMOS管特
2、性管特性当不考虑沟道长度调制当不考虑沟道长度调制系数系数的影响时的影响时:截止状态截止状态截止状态截止状态V VGSGSVVVTNTN V VGSGSVVDSDS+V+VTNTN饱和区饱和区饱和区饱和区 V VTNTNVVGSGSVVDSDS+V+VTNTN 对于对于PMOS管管V VGSGSVVTPTPV VGSGSVVDSDS+V+VTPTPV VGSGS+V+VTPTPVVGSGSVVTPTPNMOS管在线性区的沟道电阻管在线性区的沟道电阻数字电路的应用中数字电路的应用中NMOS管作电阻管作电阻R RDSDSPMOSPMOS管管2.3.2 CMOS反相器的结构及其版图反相器的结构及其版图
3、RP=RNVOUTCMOS反相器反相器VDDVINM1M2VDDVOUTRP (M2)VINVINRN (M1)CMOS反相器的等效模型反相器的等效模型CMOS反相器的制作工艺反相器的制作工艺 物理结果截面物理结果截面(侧视侧视)场氧化场氧化(FOX)掩膜板掩膜板(顶视顶视)N阱阱N阱掩膜板阱掩膜板薄氧薄氧掩膜板掩膜板 薄氧层薄氧层P型衬底型衬底 N阱阱P型衬底型衬底 N阱阱薄氧化层薄氧化层多晶硅掩膜板多晶硅掩膜板 多晶硅多晶硅N+掩膜板掩膜板 N+N+P型衬底型衬底 N阱阱多晶硅多晶硅NMOS管管P型衬底型衬底 N阱阱N+N+PMOS管管P型衬底型衬底 N阱阱N+N+P+P+N+P+P+掩膜
4、板掩膜板(负负)金属金属金属掩膜板金属掩膜板P型衬底型衬底 N阱阱N+N+P+P+接触接触接触孔接触孔接触掩膜接触掩膜P型衬底型衬底 N阱阱N+N+P+P+金属金属2.4 设计规则和工艺参数设计规则和工艺参数 几何设计规则几何设计规则电学设计规则电学设计规则设设计计规规则则几何规则规定了版图制作中几何规则规定了版图制作中的各种尺寸的各种尺寸,对版图各层之间对版图各层之间的重叠、有源区的特征尺寸、的重叠、有源区的特征尺寸、以及线条的宽度和间距等几以及线条的宽度和间距等几何尺寸所作出的规定。何尺寸所作出的规定。电学规则是电路连线电阻、电学规则是电路连线电阻、分布电容、功耗等应达到分布电容、功耗等应
5、达到的指标。的指标。分布电容分布电容MOS晶体管的器件电容晶体管的器件电容 CBS CGB CBD S D 沟道沟道CBS CGB CBDCGSGCGD一般,栅极电容可统一近似为:一般,栅极电容可统一近似为:式中,式中,0是真空的介电系数,是真空的介电系数,0X是是二二氧氧化化硅硅的的相相对对介介电电常常数数,0X=4,A为为栅栅氧氧化化 层面积,层面积,t0X 为栅氧化层厚度。为栅氧化层厚度。,扩散电容扩散电容 源扩散区源扩散区面面 积积漏扩散区漏扩散区面面 积积源区源区漏区漏区ab扩散电容包括扩散扩散电容包括扩散区面电容和侧电容区面电容和侧电容两部分两部分:式中,式中,Cja为每平方微米面
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