半导体集成电路基本加工工艺与设计规则

第六章 MOS管数字集成电路子系统设计 6.1 引言 6.2 加法器 6.3 乘法器 6.4 存储器
6.5 PLA 第七章 MOS管模拟集成电路设计基础
7.1 引言 7.2 MOS管模拟集成电路中的基本元器件 7.3 MOS模拟集成电路基本单元 7.4 MOS管模拟集成电路版图设计 第八章 集成电路的测试与可测性设计
[3] 陈中建主译. CMOS电路设计、布局与仿真.北京：机械工 业出版社，2006.
[4]（美）Wayne Wolf. Modern VLSI Design System on Silicon. 北京：科学出版社，2002.
[5] 朱正涌. 半导体集成电路. 北京：清华大学出版社，2001. [6] 王志功，沈永朝.《集成电路设计基础》电子工业出版
4学时 4学时 6学时 4学时 36学时
参考文献
[1] 王志功，景为平，孙玲.集成电路设计技术与工具. 南京： 东南大学出版社，2007年7月（国家级规划教材）.
[2]（美）R.Jacob Baker, Harry W. Li, David E. Boyce. CMOS Circuit Design, Layout and Simulation. 北京： 机械工业出版社，2006.
4.2 集成电路基本加工工艺 4.2.1 半导体晶体材料的制备
图4.2.1 硅晶圆与晶圆片
4.2.2 版图与制版
设计与工艺制造之间的接口是版图。版图是一组相 互套合的图形，各层版图相应于不同的工艺步骤，每一 层版图用不同的图案来表示。版图与所采用的制备工艺 紧密相关。
制版的目的就是产生一套分层的版图掩模，为将来 进行图形转移，即将设计的版图转移到硅片上去做准备。
同时，由于高能粒子的撞击，导致硅结构的晶格发生损伤。
为恢复晶格损伤，在离子注入后要进行退火处理，根据注入的杂 质数量不同，退火温度在450℃~950℃之间，掺杂浓度大则退 火温度高，反之则低。在退火的同时，掺入的杂质同时向硅体内 进行再分布，如果需要，还要进行后续的高温处理以获得所需的 结深和分布。
图4.2.2 晶圆片上的若干集成电路芯片
4.2.3 图形转换（光刻与刻蚀工艺） （a）曝光 （b）显影
（c）腐蚀
（d)去胶 图4.2.3 图形转换
4.2.4 掺杂
将需要的杂质掺入特定的半导体区以达到改变半导体电学性 质，形成PN结、电阻、欧姆接触等。掺杂工艺分扩散和离子注入 两种。
1、扩散 扩散掺杂就是利用原子在高温下的扩散运动，使杂质原子从
第四章 半导体集成电路基本加工工艺与设计规则 4.1 引言 4.2 集成电路基本加工工艺 4.3 CMOS工艺流程 4.4 设计规则 4.5 CMOS反相器的闩锁效应 4.6 版图设计
第五章 MOS管数字集成电路基本逻辑单元设计 5.1 NMOS管逻辑电路 5.2 静态CMOS逻辑电路 5.3 MOS管改进型逻辑电路 5.4 MOS管传输逻辑电路 5.5 触发器 5.6 移位寄存器 5.7 输入输出（I/O）单元
离子注入和退火再分布。离子注入是通过高能离子束轰击硅片表 面，在掺杂窗口处，杂质离子被注入硅本体，在其他部位，杂质 离子被硅表面的保护层屏蔽，完成选择掺杂的过程。进入硅中的 杂质离子在一定的位置形成一定的分布。通常，离子注入的深度 (平均射程)较浅且浓度较大，必须重新使它们再分布。掺杂深度 由注入杂质离子的能量和质量决定，掺杂浓度由注入杂质离子的 数目(剂量)决定。
PMOS 工 艺 技 术 是 MOS 工 艺 的 起 步 工 艺 。 选 择 PMOS工艺不是因为其自身的优点，而是在当时的工艺 条件下，PMOS器件容易制作。1972年以后，由于能生 产低表面态密度，性能稳定的SiO2薄膜，再加之等平面 工艺技术的发明，使得具有很多优点Baidu NhomakorabeaNMOS工艺技术 得到迅速发展。20世纪80年代，CMOS技术逐步取代了 NMOS技术，占据了统治地位。
浓度很高的杂质源向硅中扩散并形成一定的分布，所以也称为扩 散掺杂。一般施主杂质元素有磷（P）、砷（As）等，受主杂质 元素有硼（B）、铟（C）等。掺杂后硅中的杂质浓度大小与分布 是温度和时间的函数，所以控制温度和扩散时间是保证质量的两 大要素。
2、离子注入 离子注入是另一种掺杂技术，离子注入掺杂也分为两个步骤：
社，2004年5月（21世纪高等学校电子信息类教材）.
第四章 集成电路基本加工工艺及设计规则
4.1 引言
20世纪60年代，以热生长二氧化硅膜作为绝缘栅 的MOS场效应管制作成功的以后，由于初期MOS工艺 技术水平低，工艺重复性和稳定性差，MOS器件一直 未能大量生产和应用。到了70年代，MOS工艺走上了 飞 速 发 展 阶 段 ， 在 以 后 的 30 年 中 ， 经 历 了 PMOS 、 NMOS、HMOS和深亚微米CMOS发展阶段，并成为当 代集成电路的主流工艺。
8.1 引言 8.2 模拟集成电路测试 8.3 数字集成电路测试 8.4 数字集成电路的可测性测试
第二部分 实验课 1、数字集成电路 （1）不同负载反相器的仿真比较； （2）静态CMOS逻辑门电路仿真分析； （3）设计CMOS反相器版图； （4）设计D触发器及其版图； （5）设计模16的计数器及其版图（可选）。 2、模拟集成电路 设计一个MOS放大电路（可选） 。
第一部分 理论课
第一章 绪言
1．1 集成电路的发展 1．2 集成电路分类 1．3 集成电路设计 第二章 MOS晶体管 2．1 MOS晶体管结构 2．2 MOS晶体管工作原理 2．3 MOS晶体管的电流电压关系 2．4 MOS晶体管主要特性参数 2．5 MOS晶体管的SPICE模型 第三章 MOS管反相器 3．1 引言 3．2 NMOS管反相器 3．3 CMOS反相器 3．4 动态反相器 3．5 延迟 3．6 功耗
章次
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
教学进度表
题目
绪言 MOS晶体管 MOS管反相器 半导体集成电路基本加工工艺与设计规则 MOS管数字集成电路基本逻辑单元设计 MOS管数字集成电路子系统设计 MOS管模拟集成电路设计基础 集成电路的测试与可测性设计 总计
教学时 数
2学时 4学时 6学时 6学时