MOS集成电路中的元件形成及其寄生效应
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实现有什么不同？
寄生效应？
2020/8/21
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？
MOS集成电路的工艺
P阱CMOS工艺 N阱CMOS工艺 双阱CMOS工艺
BiCMOS集成电路的工艺
MOSFET的基本结构
源极
栅极（金属） 绝缘层（SiO2）
漏极
源极
栅极（金属） 绝缘层（SiO2）
photoresist oxide
silicon substrate
Shadow on photoresist
非感光区域
感光区域
photoresist oxide
silicon substrate
photoresist
显影
photoresist
oxide silicon substrate
Shadow on photoresist
源极 栅极
漏极
n+
---
n+
- +- +- +- +- +- +- +- +- + - + - + - + - + - + - + - + - + P-Si
n+
---
n+
- +- +- +- +- +- +- +- +- + - + - + - + - + - + - + - + - + P-Si
源极 栅极
2020/8/21
第3章
MOS集成电路中的元件形成 及其寄生效应
2020/8/21
6
本章设问： MOS晶体管的结构特点？
器件结构 如何实现（步骤） 与双极工艺有什么不同？
实现过程（步骤）
MOS晶体管如何在硅片上集成？ 需要用到哪些方法？
与单器件的实现有什么不同？
实现过程（步骤） CMOS晶体管如何在硅片上集成？ 与NMOS（or PMOS）工艺的
oxide
thin oxide layer
gate oxide polysilicon
oxide
silicon substrate
oxide
polysilicon gate
oxide
gagtaete silicon substrate
oxide
ultra-thin gate oxide
ion beam
CMOSFET
oxide
n+
gate n+
P型 si sub
oxide
p+ gate p+ oxide
源自文库
腐蚀
photoresist
oxide
sisliicliocnonsusbusbtsrtartaete
oxide
field oxide
去胶
oxide
sisliicliocnonsusbusbtsrtartaete
oxide
thin oxide layer
gate oxide
oxide
silicon substrate
implanted ions in active region of transistors
Implanted ions in photoresist to be removed during resist strip.
Scanning direction of ion beam
photoresist
半导体 集成电路
1. 两结三层双极晶体管的EM模型 2. 三结四层双极晶体管的EM模型
基本要求
双极晶体管的四种工作状态
B(p) pnp
E(n+)
npn C(n)
S(p)
VBC
Pnp正向放大
反向工作区 饱和区 VBE
截止区 正向工作区
pnp截止
C
E
B
S
2020/8/21
基本知识点
双极晶体管的结构特点 集成双极晶体管的结构 隐埋层的作用 电隔离的概念 寄生晶体管
metal connection to source
metal connection to gate doped silicon
metal connection to drain
oxide
gate
source
silicon substrate
drain
oxide
field oxide gate oxide
top nitride
metal connection to source
metal connection to gate doped silicon
metal connection to drain
oxide
gate
source
silicon substrate
drain
oxide
field oxide gate oxide
在硅衬底上制作MOS晶体管
silicon substrate
field oxide
oxide silicon substrate
photoresist oxide
silicon substrate
Chrome plated glass mask
Ultraviolet Light
Exposed area of photoresist
gate
source
drain
silicon substrate
contact holes
gate
source
drain
silicon substrate
contact holes
gate
source
drain
silicon substrate
完整的简单MOS晶体管结构
polysilicon gate
反型层
漏极
n+
--
-
-
-
-
-
-
n+
- +- +- +- +- +- +- +- +- +
- + - + - + - + - + - + - + - + P-Si
MOS晶体管的动作
MOS晶体管实质上是一种使
电流时而流过，时而切断的开关
MOS晶体管的立体结构
polysilicon gate
top nitride
gate
oxide
gate
source
drain
silicon substrate
oxide
doped silicon
oxide
gate
gate
source
drain
silicon substrate
oxide
自对准工艺
1.在有源区上覆盖一层薄氧化层 2.淀积多晶硅 3.用多晶硅栅极版图刻蚀多晶硅 4.以多晶硅栅极图形为掩膜板， 刻蚀氧化膜 5.离子注入
漏极
n+
n+
p+
p+
P型硅基板 源极(S)
栅极(G)
N型硅基板
栅极(G)
源极(S)
漏极(D)
NMOS
漏极(D)
PMOS
MOSFET的基本工作原理
源极
栅极
漏极
源极
栅极
漏极
n+
- +- +- +
n+
- +- +- +- +- +- +- +- +- + - + - + - + - + - + - + - + - + P-Si
寄生效应？
2020/8/21
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？
MOS集成电路的工艺
P阱CMOS工艺 N阱CMOS工艺 双阱CMOS工艺
BiCMOS集成电路的工艺
MOSFET的基本结构
源极
栅极（金属） 绝缘层（SiO2）
漏极
源极
栅极（金属） 绝缘层（SiO2）
photoresist oxide
silicon substrate
Shadow on photoresist
非感光区域
感光区域
photoresist oxide
silicon substrate
photoresist
显影
photoresist
oxide silicon substrate
Shadow on photoresist
源极 栅极
漏极
n+
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n+
- +- +- +- +- +- +- +- +- + - + - + - + - + - + - + - + - + P-Si
n+
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n+
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源极 栅极
2020/8/21
第3章
MOS集成电路中的元件形成 及其寄生效应
2020/8/21
6
本章设问： MOS晶体管的结构特点？
器件结构 如何实现（步骤） 与双极工艺有什么不同？
实现过程（步骤）
MOS晶体管如何在硅片上集成？ 需要用到哪些方法？
与单器件的实现有什么不同？
实现过程（步骤） CMOS晶体管如何在硅片上集成？ 与NMOS（or PMOS）工艺的
oxide
thin oxide layer
gate oxide polysilicon
oxide
silicon substrate
oxide
polysilicon gate
oxide
gagtaete silicon substrate
oxide
ultra-thin gate oxide
ion beam
CMOSFET
oxide
n+
gate n+
P型 si sub
oxide
p+ gate p+ oxide
源自文库
腐蚀
photoresist
oxide
sisliicliocnonsusbusbtsrtartaete
oxide
field oxide
去胶
oxide
sisliicliocnonsusbusbtsrtartaete
oxide
thin oxide layer
gate oxide
oxide
silicon substrate
implanted ions in active region of transistors
Implanted ions in photoresist to be removed during resist strip.
Scanning direction of ion beam
photoresist
半导体 集成电路
1. 两结三层双极晶体管的EM模型 2. 三结四层双极晶体管的EM模型
基本要求
双极晶体管的四种工作状态
B(p) pnp
E(n+)
npn C(n)
S(p)
VBC
Pnp正向放大
反向工作区 饱和区 VBE
截止区 正向工作区
pnp截止
C
E
B
S
2020/8/21
基本知识点
双极晶体管的结构特点 集成双极晶体管的结构 隐埋层的作用 电隔离的概念 寄生晶体管
metal connection to source
metal connection to gate doped silicon
metal connection to drain
oxide
gate
source
silicon substrate
drain
oxide
field oxide gate oxide
top nitride
metal connection to source
metal connection to gate doped silicon
metal connection to drain
oxide
gate
source
silicon substrate
drain
oxide
field oxide gate oxide
在硅衬底上制作MOS晶体管
silicon substrate
field oxide
oxide silicon substrate
photoresist oxide
silicon substrate
Chrome plated glass mask
Ultraviolet Light
Exposed area of photoresist
gate
source
drain
silicon substrate
contact holes
gate
source
drain
silicon substrate
contact holes
gate
source
drain
silicon substrate
完整的简单MOS晶体管结构
polysilicon gate
反型层
漏极
n+
--
-
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n+
- +- +- +- +- +- +- +- +- +
- + - + - + - + - + - + - + - + P-Si
MOS晶体管的动作
MOS晶体管实质上是一种使
电流时而流过，时而切断的开关
MOS晶体管的立体结构
polysilicon gate
top nitride
gate
oxide
gate
source
drain
silicon substrate
oxide
doped silicon
oxide
gate
gate
source
drain
silicon substrate
oxide
自对准工艺
1.在有源区上覆盖一层薄氧化层 2.淀积多晶硅 3.用多晶硅栅极版图刻蚀多晶硅 4.以多晶硅栅极图形为掩膜板， 刻蚀氧化膜 5.离子注入
漏极
n+
n+
p+
p+
P型硅基板 源极(S)
栅极(G)
N型硅基板
栅极(G)
源极(S)
漏极(D)
NMOS
漏极(D)
PMOS
MOSFET的基本工作原理
源极
栅极
漏极
源极
栅极
漏极
n+
- +- +- +
n+
- +- +- +- +- +- +- +- +- + - + - + - + - + - + - + - + - + P-Si