CMOS工艺基础知识

CMOS工艺基础知识,张侠,CMOS工艺基础知识,MOS（metaloxidesemiconductor金属氧化物半导体），按制程可以分为：Pmos:在MOS制程技术中是最简单，所以被应用的最早。是利用空穴来导电，速度较慢。Nmos:利用电子来做传导的工作，因为电子的漂移速度约为空穴的二至三倍，因此在相同的条件下，nMOS制程的电路可以工作得比pMOS快。Cmos：同时包含了nMOS和pMOS，因此制程技术变得较为复杂。通常在CMOS电路中成对的包含nMOS和pMOS晶体管，在稳态时只有一组晶体管能够导通，所以可以说没有静态功率消耗（statICpower）,是目前最省功率的一种电路，现今流行的技术之一。,CMOS工艺基础知识,几个常见的名词：Wafer晶圆Diffusion（active）扩散、有源区Implant植入、注入Poly多晶硅Substrate衬底well井Diode二极管Bipolar三极管Resistor电阻capacitor电容Source源极gate栅极Drain漏极pin引脚,IDM大型垂直型企业Foundry晶圆代工厂Fabless没有制造厂的设计公司,CMOS工艺基础知识,PMOS的基本结构图：,PMOS：是通过扩散或离子注入在N阱中掺入3价离子（如硼B铝Al）制作出P型区，分别叫源极和漏极，同时在源漏之间的氧化层上制作一个金属电极（或者是导电的多晶硅）-栅极，这样就得到一个PMOS管。,CMOS工艺基础知识,CMOS工艺基础知识,NMOS的基本结构图：,NMOS：是通过扩散、离子注入等方法在P型衬底上掺入5价离子（如磷P、砷As）制作出两个N型区，分别叫源极和漏极，同时在源漏之间的氧化层上制作一个金属电极（或者是导电的多晶硅）-栅极，这样就得到一个NMOS管。,CMOS工艺基础知识,CMOS工艺基础知识,CMOS反相器基本结构图：,CMOS（Complementary互补式mos）简单来说，CMOS电路就是在同一个基体上建立pmos和nmos来达成一个逻辑电路，具有相当高的输入阻抗，低功率消耗。,CMOS工艺基础知识,CMOS工艺基础知识,以一个Nwell制程的CMOS反相器为例，看其制造的工艺步骤：制作Nwell：1、氧化：在P型硅衬底芯片上生长一层SIO2。2、光刻：按照光刻版图在氧化层上刻出进行N阱掺杂的窗口。3、N阱掺杂(掺杂P元素）。生长场氧：1、淀积氮化硅层：N阱生成后，应先除去硅片表面的氧化层。然后从新生长一薄层氧化层，并在其上淀积一层薄氮化硅。2、光刻：按版图进行有源区光刻，并将有源区的氧化层和氮化硅层保留。其余去除。3、氧化层生长：在没有氧化层和氮化硅层保护的区域，生长一层较厚的氧化层。,CMOS工艺基础知识,以一个Nwell制程的CMOS反相器为例，看其制造的工艺步骤：制作栅极：1、生长栅氧化层：去除掉有源区上的氧化层和氮化硅层后，生长一层高质量的薄氧化层作为栅氧化层。2、在栅氧化层上淀积一层作为栅电极材料的多晶硅。3、光刻：光刻多晶硅。只保留作栅电极以及其互连作用的多晶硅。制作PMOS：1、光刻：按照版图刻出P沟道MOS晶体管源漏区掺杂的窗口。2、掺杂：通过光刻窗口掺入P型杂质。这时光刻窗口中的多晶硅对掺杂起到“掩模”的作用，故多晶硅下方的区域未掺入杂质。,CMOS工艺基础知识,以一个Nwell制程的CMOS反相器为例，看其制造的工艺步骤：制作NMOS：1、光刻：去除P沟道MOS管掺杂时用的光刻胶后按版图刻出N沟道MOS晶体管源漏区掺杂的窗口。2、掺杂：通过光刻窗口掺入N型杂质。这时窗口中多晶硅下方的区域亦未掺入杂质，即是NMOS晶体管的沟道。反相器的金属互连线：1、打过孔：先生长一层氧化层，根据过孔的版图刻蚀氧化层，显出过孔的位置2、采用蒸发或溅射工艺在芯片表面淀积金属层3