超大规模集成电路基础.pdf

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1、超大规模集成电路基础（半导体学基础-MOS）傅宇卓本章大纲n半导体学基础n二极管n三极管nMOS管数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU2路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4MOS管nMOS管概述nnMOS自对准制造工艺nMOS管工作原理nMOS管的伏安特性nMOS管的工作区间nMOS管的电容特征nMOS管的二级效应数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU3路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4MOS管概述———特征nMOS（MetalOxideSem

2、iconductortypeFieldEffectiveTransistor-MOSTFET)n特点¨制造工艺简单¨成品率高¨功耗低、体积小¨输入阻抗高，可利用栅源电容进行动态存储¨N沟MOS较P沟MOS速度快，但工艺复杂¨CMOS输入阻抗更高、没有静态功耗数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU4路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4N型、P型、耗尽型、增强型n用电子做衬底－－p型n用空穴做衬底－－n型n无需外加电压即可建立沟道－－耗尽型n需要外加电压方可建立沟道－－增强型n电子的迁移率是空穴的2.

3、5倍，因此nMOS的速度肯定比pMOS快数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU5路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4MOS管概述————符号表示DDGGSSNMOSEnhancementNMOSDepletionDDGGBSSPMOSEnhancementNMOSwithBulkContact数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU6路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4MOSTransistor的结构GateOxydeGatePolysiliconF

4、ield-OxydeSourceDrain(SiO2)n+n+p+stopperp-substrateBulkContactCROSS-SECTIONofNMOSTransistor数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU7路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4Cross-SectionofCMOSTechnology数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU8路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4MOS管nMOS管概述nnMOS自对准制造工艺nMOS管工作

5、原理nMOS管的伏安特性nMOS管的工作区间nMOS管的电容特征nMOS管的二级效应数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU9路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4nMOS自对准制造工艺n1.制作衬底¨从单晶硅棒上切下工纯度单晶硅，向单晶硅中掺入少量P型杂质。¨典型指标：厚度0.4mm、直径8-12feet、掺杂浓度（对于硼而言）1015-1016cm-3,电阻25-200W.cm数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU10路设计透视路设计透视路设计透视2002-

6、8-4nMOS自对准制造工艺n2.在硅片上生长二氧化硅¨保护硅片不被其它杂质浸入¨作为衬底的绝缘层¨典型厚度1mm数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU11路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4nMOS自对准制造工艺n3.在氧化层上涂上一层光刻胶¨通过高速旋转硅片使光刻胶均匀覆盖于氧化层上数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU12路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4nMOS自对准制造工艺n4.利用紫外线（电子束）通过掩模版对光刻胶进行曝光¨掩模版决定

7、哪些区域需要扩散或形成沟道¨光刻胶被曝光区域聚合变硬¨需要扩散的区域被掩模版阻挡，没有曝光数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU13路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4nMOS自对准制造工艺n5.刻蚀掉未被曝光的光刻胶数字集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU14路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4nMOS自对准制造工艺n6.生成栅结构¨将硅片上残留的光刻胶去除¨生成一层薄的二氧化硅（典型厚度0.1mm)¨用化学汽相淀积（CVD）方法淀积一层多晶硅数字

8、集成电数字集成电数字集成电ComputerDepartmentofSJTU15路设计透视路设计透视路设计透视2002-8-4nMOS自对