MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应课件.ppt
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- 关 键 词:
- MOS 集成电路 中的 元件 形成 及其 寄生 效应 课件
- 资源描述:
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1、C(n)B(p)E(n+)npnpnpS(p)双极晶体管的四种工作状态双极晶体管的四种工作状态VBCVBE饱和区饱和区反向工作区反向工作区截止区截止区正向工作区正向工作区pnp截止截止Pnp正向放大正向放大u基本要求基本要求2022-12-20ECBS2022-12-20基本知识点u双极晶体管的结构特点u集成双极晶体管的结构u隐埋层的作用u电隔离的概念u寄生晶体管2022-12-206第3章MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应2022-12-20MOS晶体管的结构特点?MOS晶体管如何在硅片上集成?本章设问:器件结构如何实现(步骤)实现过程(步骤)与NMOS(or PMOS)工艺的实现有什么
2、不同?寄生效应?CMOS集成电路有哪些寄生效应?寄生效应对器件性能的影响?如何减小寄生效应的影响?CMOS晶体管如何在硅片上集成?实现过程(步骤)需要用到哪些方法?与单器件的实现有什么不同?与双极工艺有什么不同?源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)MOSFET的基本结构的基本结构绝缘层(绝缘层(SiO2)漏极漏极n+n+P型硅基板型硅基板栅极(金属)栅极(金属)源极源极绝缘层(绝缘层(SiO2)漏极漏极p+p+N型硅基板型硅基板栅极(金属)栅极(金属)源极源极源极源极(S)漏极漏极(D)栅极栅极(G)NMOSPMOSMOS晶体管的动作晶体管的动作 MOS晶体管实质上是一种使晶体管实质上是
3、一种使电流时而流过,时而切断的电流时而流过,时而切断的n+n+P-SiMOSFET的基本工作原理的基本工作原理源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+n+n+P-Si源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+n+n+P-Si源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+n+n+P-Si源极栅极漏极-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-反型层silicon substratesourcedraintop nitridemetal connec
4、tion to sourcemetal connection to gatemetal connection to drainpolysilicon gatedoped siliconfield oxidegate oxidesilicon substratesilicon substratefield oxidesilicon substrateShadow on photoresistExposed area of photoresistChrome platedglass maskUltraviolet Lightsilicon substrate非感光区域非感光区域silicon su
5、bstrate感光区域感光区域Shadow on photoresistsilicon substratephotoresistsilicon substratesilicon substrate腐蚀腐蚀silicon substratesilicon substratefield oxide去胶去胶silicon substratethin oxide layersilicon substratethin oxide layersilicon substrategateultra-thin gate oxidepolysilicongatesilicon substrategateScann
6、ing direction of ion beamimplanted ions in active region of transistorsImplanted ions in photoresist to be removed during resist strip.sourcedrainion beamsilicon substrategatesourcedraindoped silicon自自对对准工准工艺艺1.1.在有源区上覆盖一层薄氧化层在有源区上覆盖一层薄氧化层2.2.淀积多晶硅淀积多晶硅3.3.用多晶硅栅极版图刻蚀多晶硅用多晶硅栅极版图刻蚀多晶硅4.4.以多晶硅栅极图形为掩膜板,
7、以多晶硅栅极图形为掩膜板,刻蚀氧化膜刻蚀氧化膜5.5.离子注入离子注入silicon substratesourcedrainsilicon substratecontact holesdrainsourcesilicon substratecontact holesdrainsource完整的完整的简单简单MOS晶体管晶体管结结构构silicon substratesourcedraintop nitridemetal connection to sourcemetal connection to gatemetal connection to drainpolysilicon gatedo
8、ped siliconfield oxidegate oxideCMOSFETP型型 si subn+n+p+p+n 阱VDDP阱工艺阱工艺N阱工艺阱工艺双阱工艺双阱工艺P-P+P+N+N+P+N+VSSVOUTVINVDDN-P+P+N+N+P+N+VSSVOUTVINVDDP-P+P+N+N+P+N+VSSVOUTVINN-SiP-SiN-I-SiN+-Si P-Si-衬底 N-well N-wellN-wellP+P+N+N+P+N+P-SiN初始氧化初始氧化具体步骤如下:具体步骤如下:1生长二氧化硅(湿法氧化):生长二氧化硅(湿法氧化):Si-衬底 SiO2 Si(固体固体)+2H2O
9、 SiO2(固体)(固体)+2H2氧化光刻光刻1,刻,刻N阱阱2N阱光刻:阱光刻:涂胶涂胶腌膜对准腌膜对准曝光曝光光源光源显影显影刻蚀(等离子体刻蚀)刻蚀(等离子体刻蚀)去胶去胶P掺杂(离子注入)掺杂(离子注入)P-去除氧化膜去除氧化膜N-well3N阱掺杂:阱掺杂:电流电流积分积分器器N阱形成阱形成N阱阱有源区有源区:nMOS、PMOS 晶体管形成的区域晶体管形成的区域N-wellN-well 淀积氮化硅淀积氮化硅 光刻有源区光刻有源区 场区氧化场区氧化 去除有源区氮化硅及二氧化硅去除有源区氮化硅及二氧化硅SiO2隔离岛隔离岛P+P+N+N+P+N+P-SiNSi3N4淀积淀积缓冲用缓冲用S
10、iO2P-Si SUBN阱阱N-well1.淀积氮化硅:淀积氮化硅:氧化膜生长(湿法氧化)氧化膜生长(湿法氧化)N-well氮化膜生长氮化膜生长N-well涂胶涂胶N-well对版曝光对版曝光有源区光刻板有源区光刻板2.光刻有源区:光刻有源区:光刻光刻2,刻有源区,刻有源区有源区有源区有源区有源区N阱阱N-well显影显影N-well氮化硅刻蚀去胶氮化硅刻蚀去胶3.场区氧化:场区氧化:N-well场区氧化(湿法氧化)场区氧化(湿法氧化)N-well去除氮化硅薄膜及有源区去除氮化硅薄膜及有源区SiO2场氧场氧1N阱阱N-well去除氮化硅薄膜及有源区去除氮化硅薄膜及有源区SiO2P-well栅极
11、氧化膜栅极氧化膜多晶硅栅极多晶硅栅极 生长栅极氧化膜生长栅极氧化膜 淀积多晶硅淀积多晶硅 光刻多晶硅光刻多晶硅P+P+N+N+P+N+P-SiN栅氧化,开启电压调整栅氧化,开启电压调整栅氧化层栅氧化层N阱阱多晶硅淀积多晶硅淀积多晶硅多晶硅栅氧化层栅氧化层N阱阱N-well生长栅极氧化膜生长栅极氧化膜N-well淀积多晶硅淀积多晶硅N-well涂胶光刻涂胶光刻多晶硅光刻板多晶硅光刻板N-well多晶硅刻蚀多晶硅刻蚀掩膜4 :P+区光刻区光刻 1、N+区光刻区光刻 2、离子注入、离子注入P+,栅区有多晶硅做掩蔽,栅区有多晶硅做掩蔽,称为硅栅自对准工艺。称为硅栅自对准工艺。3、去胶、去胶N-well
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