模拟集成电路设计第二章工艺和器件ppt课件.ppt

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1、第二章模拟电路基础知识模拟与数字模拟集成电路用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间连续的信号）数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号）CMOS工艺中常用的器件二极管(D)BJT(Q)MOS管(M)电容(C)电阻（R）电感（射频IC中用到）1、PN结二极管部分符号与结构：电流电压特性2、MOS管部分图中D为漏极，G为栅极，S为源极，B为衬底。NMOS管的高电位端为漏极，低电位端为源极；PMOS管的高电位端为源极，低电位端为漏极。NMOS管的剖面结构图MOS的符号MOS管工作I-V特性阈值电

2、压（Vt）：栅氧化层下源漏之间形成载流子沟道所需要的栅极电压为阈值电压。Vgs0时，Ids>0NMOS管工作I-V特性（线性区）当0

3、穴被吸引到衬底留下大量的负电荷，因此耗尽区展宽了。栅极电荷镜像耗尽区电荷，因此阈值电压是耗尽层电荷总数的函数。随着NMOS管源极电位和衬底电位差的增大，阈值电压上升。此时我们可以将衬底认为是JFET栅极。二级效应：沟道长度调制效应二级效应：亚阈值导电效应亚阈值导电效应：理想的MOS管，当Vgs下降到小于VT时，器件会突然关断。实际上当Vgs小于或等于VT时，栅下存在弱的反型层，并有一些漏电流。亚阈值情况下Ids与Vgs呈现指数关系。MOS管的小信号模型3、电容两端元件，电荷的容器——Q=CV最基本的无源元件之一，是电源滤波电路，信号滤

4、波电路，开关电容电路中必不可少的元件单位面积电容，线性，寄生效应多晶硅-多晶硅电容PIP（PolyInsulatorPoly）,它的两个电极分别是两层多晶硅,中间的介质是氧化层。底板寄生较大，所以多用上极板采样。典型值：0.7fF/um*umMOS电容结构和MOS晶体管一样,是一个感应沟道电容,当栅上加电压形成沟道时电容存在.一极是栅,另一极是沟道,沟道这一极由S(D)端引出.单位面积电容最大的电容MOS电容非线性电容随着栅极电压降低，电容降低适用于电源滤波梳状金属电容梳状金属电容：MOM(metaloxidemetal)电容，利用同

5、层相邻金属线的侧墙寄生电容线性电容电容密度随着工艺缩小而增大与数字工艺兼容MIM电容MIM(metalinsulatormetal)一般是最高两层金属之间的电容。不同的是金属之间的氧化层比较薄，其上级版是专门的MIMcap金属层，因此需要额外的版图。在先进的CMOS工艺中金属互联层较多，对于混合工艺，可用最高的两层金属来做MIMcap，下极板为次高层金属，故底板寄生电容小、电容品质高典型值：1fF/um*um多晶硅-扩散区电容电容作在扩散区上,它的上极板是第一层多晶硅，下极板是扩散区,中间的介质是氧化层需要额外加一层版底板寄生电——2

6、0%单位面积电容小于MOS栅电容电阻符号与电学特性：CMOS工艺中电阻Poly-Si电阻：方块电阻为几十-几kΩ/□温度系数为：500-1500ppm/℃可以用激光进行修正，电阻被较好的隔离。CMOS工艺中电阻源漏扩散电阻：方块电阻为20-100Ω/□温度系数为500-1500ppm/℃，电压系数为100-500ppm/℃，误差为±20%n+p结寄生电容较高CMOS工艺中电阻P阱电阻与CMOS硅栅或铝栅工艺兼容方块电阻为1K-5K/Ω/□，有较大的电压系数，误差为±40%CMOS工艺中电阻离子注入电阻：与CMOS硅栅和铝栅工艺兼容，但

7、需要额外的工艺步骤。方块电阻为500-1000Ω/□，可以精确的控制有较高的电压系数，误差较小CMOS工艺中电阻开关电容模拟电阻：可由CMOS硅栅或铝栅工艺实现需要高频工作第三章集成电路工艺流程版图基础知识版图的层版图的层硅栅CMOS工艺版图和工艺的关系1N阱——做N阱的封闭图形处，窗口注入形成P管的衬底2有源区——做晶体管的区域（G,D,S,B区），封闭图形处是氮化硅掩蔽层，该处不会长场氧化层3多晶硅——做MOS管栅极和多晶硅连线。封闭图形处，保留多晶硅版图的流程（1）N阱版图的流程（2）有源区版图的流程（3）多晶硅4有源区注入——

8、P+,N+区。做源漏及阱或衬底连接区的注入5接触孔——多晶硅，扩散区和金属线1接触端子。6金属线1——做金属连线，封闭图形处保留铝7通孔——两层金属连线之间连接的端子8属线2——做金属连线，封闭图形处保留铝版图的流程（4