CMOS工艺流程与MOS电路版图举例

该图的说明a 沟道长度 3b GS/GD覆盖c p+，n+最小宽度3d p+，n+最小间距3e p阱与n+区间距2f 孔距扩散区最小间距 2g Al覆盖孔孔 2 3或 3 3h Al栅跨越p+环i Al最小宽度4j Al最小间距3p+Al1n+2)铝栅、硅栅铝栅、硅栅MOS器件的版图器件的版图硅栅硅栅MOS器件器件铝栅铝栅MOS器件器件Source/Drain:Photomask(dark field)Clear GlassChromiumCross Section铝栅铝栅MOS工艺掩膜版的说明工艺掩膜版的说明Gate:Photomask(dark field)Clear GlassChromiumCross SectionContacts:Photomask(dark field)Clear GlassChromiumCross SectionMetal Interconnects:Photomask(light field)ChromiumClear GlassCross Section硅硅栅硅栅栅硅栅MOS器件器件工工艺艺的的流流程程Process(1)刻刻有有源源区区正胶正胶Process(2)刻多晶硅与自对准掺杂刻多晶硅与自对准掺杂Self-Align DopingProcess(3)刻刻接接触触孔孔、反反刻铝刻铝 field oxide(FOX)metal-poly insulator thin oxide 3)铝栅工艺铝栅工艺CMOS反相器版图举例反相器版图举例 图2为铝栅CMOS反相器版图示意图。可见，为了防止寄生沟道以及p管、n管的相互影响，采用了保护环或隔离环：对n沟器件用p+环包围起来，p沟器件用n+环隔离开，p+、n+环都以反偏形式接到地和电源上，消除两种沟道间漏电的可能。图2 铝栅CMOS反相器版图示意图 版图分解：1.刻P阱2.刻P+区/保护环3.刻n+区/保护带4.刻栅、预刻接触孔5.刻接触孔6.刻Al 7.刻纯化孔P+区保护环区保护环n+区区/保护带保护带3版图分解：1.刻P阱 2.刻P+区/环3.刻n+区4.刻栅、预刻接触孔5.刻接触孔6.刻Al 7.刻纯化孔 4版图分解：1.刻P阱 2.刻P+区/环3.刻n+区4.刻栅、预刻接触孔5.刻接触孔6.刻Al 7.刻纯化孔 4)硅栅硅栅MOS版图举例版图举例E/E NMOS反相器反相器 刻有源区 刻多晶硅栅刻NMOS管S、D 刻接触孔 反刻Al 图5 E/E NMOS反相器版图示意图E/D NMOS 反相器 刻有源区刻耗尽注入区刻多晶硅栅刻NMOS管S、D刻接触孔反刻Al 图6 E/D NMOS 反相器版图 制备耗尽型制备耗尽型MOS管管 在MOS集成电路中，有些设计需要采用耗尽型MOS管，这样在MOS工艺过程中必须加一块光刻掩膜版，其目的是使非耗尽型MOS管部分的光刻胶不易被刻蚀，然后通过离子注入和退火、再分布工艺，改变耗尽型MOS管区有源区的表面浓度，使MOS管不需要栅电压就可以开启工作。然后采用干氧湿氧干氧的方法进行场氧制备，其目的是使除有源区部分之外的硅表面生长一层较厚的SiO2层，防止寄生MOS管的形成。硅栅硅栅CMOS与非门版图举例与非门版图举例 刻P阱刻p+环刻n+环刻有源区刻多晶硅栅刻PMOS管S、D刻NMOS管S、D刻接触孔反刻Al 图7 硅栅CMOS与非门版图 8硅栅硅栅P阱阱CMOS反相器版图设计反相器版图设计举举例例5.刻刻NMOS管管S、D6.刻接触孔刻接触孔7.反刻反刻Al(W/L)p=3(W/L)n1.刻刻P阱阱2.刻有源区刻有源区3.刻多晶硅栅刻多晶硅栅4.刻刻PMOS管管S、D1.刻刻P阱阱2.刻有源区刻有源区3.刻多晶硅栅刻多晶硅栅4.刻刻PMOS管管S、D5.刻刻NMOS管管S、DVDDVoViVss7.反刻反刻Al6.刻接触孔刻接触孔VDDViVssVo光刻光刻1与光刻与光刻2套刻套刻光刻光刻2与光刻与光刻3套刻套刻光刻光刻3与光刻与光刻4套刻套刻光刻胶保护光刻胶保护光刻光刻4与光刻与光刻5套刻套刻光刻胶保护光刻胶保护刻刻PMOS管管S、D刻刻NMOS管管S、DDDSS光刻光刻5与光刻与光刻6套刻套刻VDDViVssVo光刻光刻6与光刻与光刻7套刻套刻VDDViVDDVoViVssVDDViVssVoViVoT2 W/L=3/1T1 W/L=1/1PolyDiffAlconP阱ViVssVoVDD5)P阱硅栅单层铝布线阱硅栅单层铝布线CMOS的工艺过程的工艺过程 下面以光刻掩膜版为基准，先描述一个P阱硅栅单层铝布线CMOS集成电路的工艺过程的主要步骤，用以说明如何在CMOS工艺线上制造CMOS集成电路。（见教材第（见教材第7-9页，图页，图1.12）CMOS集成电路工艺集成电路工艺-以以P阱硅栅阱硅栅CMOS为例为例1、光刻、光刻I-阱区光刻，刻出阱区注入孔阱区光刻，刻出阱区注入孔 N-SiSiO22、阱区注入及推进，形成阱区、阱区注入及推进，形成阱区N-subP-well3、去除、去除SiO2，长薄氧，长长薄氧，长Si3N4N-subP-wellSi3N4薄氧薄氧