CMOS工艺

CMOS制作的基本工艺的详细介绍,让刚入门的你对CMOS乃至集成电路的制作有一个系统的认识。

CMOS制作基本步骤

CMOS的制作步骤是需要经过一系列的复杂的化学和物理操作最终形成集成电路。而做为一名集成电路版图（ic layout）工程师，对于这个在半导体制造技术中具有代表性的CMOS工艺流程有个系统的了解是有很大帮助的。个人认为只有了解了工艺的版工才会在IC Layout的绘制中考虑到你所画的版图对流片产生的影响。

芯片制造厂（Fab）大概分为：扩散区，光刻区，刻蚀区，离子注入区，薄膜区和抛光区。扩散是针对高温工艺，光刻利用光刻胶在硅处表面刻印，刻蚀将光刻胶的图形复制在硅片上，离子注入对硅片掺杂，薄膜区淀积介质层和金属层，抛光主要是平坦化硅片的上表面。

简化的CMOS工艺由14个生产步骤组成：（1）双阱注入在硅片上生成N阱和P阱。（2）浅槽隔离用于隔离硅有源区。（3）通过生长栅氧化层、淀积多晶硅和刻印得到栅结构。（4）LDD注入形成源漏区的浅注入。（5）制作侧墙在随后的源、漏注入当中保护沟道。（6）中等能量的源、漏注入，形成的结深大于LDD的注入深度。（7）金属接触形成硅化物接触将金属钨和硅紧密结合在一起。

（8）局部互连形成晶体管和触点间的第一层

CMOS反相器的制造工

艺流程

院系：交通科学与工程学院 学号: 11131066 姓名 ： 姬勃

2013年12月9

日

摘 要：虽然集成电路制造工艺在快速发展,但始终都是以几种主要的制造工艺为基础。文章介绍了 CMOS反相器的主要工

艺流程,并对集成电路的主要制造工艺作了简要分析。 关 键 词： CMOS反相器 、工作原理、工艺流程

1.1 CMOS反相器 介绍

CMOS反相器由一个P沟道增强型MOS管和一个N沟道增强型MOS管串联组成。通常P沟道管作为负载管，N沟道管作为输入管。这种配置可以大幅降低功耗，因为在两种逻辑状态中，两个晶体管 中的一个总是截止的。处理速率也能得到很好的提高，因为与NMOS型和PMOS型反相器相比，CMOS反相器的电阻 相对较低 1.1工作原理

两个MOS管的开启电压VGS(th)P<0， VGS(th)N >0，通常为了保证正常工作，要求VDD>|VGS(th)P|+V GS(th)N。若输入vI为低电平(如0V)，则负载管导通，输入管截止，输出电压接近VDD。若输入vI为高电平(如VDD)，则输入管导通，负载管截止，输出电压接近0V。

综上所述，当vI为低电平时vo为高电平；vI为高电平时vo

为低电平，

CMOS设置，有时又称BIOS设置，也许大家觉得这里的设置比较神秘,那蓝色的禁区对于菜鸟来说一直都是个难以逾越的障碍.其实，在平时的操作过程中，我们也不是用得很多，只须掌握一些最常用的设置方法便可以，更多的功能会在你熟悉这些基本的操作之后一步一步地学会。今天我就带着大家一起来跨过这座大山,让你对它的设置不再一无所知。 第一步：

在开机时，屏幕上学有这样的提示——\SETUP\

方框中这行英文的意思是说“按Delete键进入CMOS设置”，我们在这时候按键盘上的\或数字小键盘上的“DEL”键，便可以进入CMOS设置界面。 第二步：

不同的电脑因主板不同可能有不同的CMOS界面，但总的也就是AWARD、AMI、Phoenix等几种。界面形式虽然不同，但是功能基本一样，所要设置的项目也差不多。这是AWARD的CMOS设置画面，是最常见的一种。其实你只要明白一种CMOS的设置方法，其它是就可以触类旁通了。它们的下面有很多个参数可以设置，大部分项本来就已经设置了正确的参数值，或者说很多先期对电脑的运行影响不太在，所以一般我们只要注意几个关键项就可以了。 设置CMOS时，只简单地做以下几步：

1、

CMOS门电路

以MOS（Metal-Oxide Semiconductor）管作为开关元件的门电路称为MOS门电路。由于MOS型集成门电路具有制造工艺简单、集成度高、功耗小以及抗干扰能力强等优点，因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例。与TTL门电路相比，MOS门电路的速度较低。

MOS门电路有三种类型：使用P沟道管的PMOS电路、使用N沟道管的NMOS电路和同时使用PMOS和NMOS管的CMOS电路。其中CMOS性能更优，因此CMOS门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一。 1. CMOS非门

图3-16所示是一个N沟道增强型MOS管TN和一个P沟道增强型MOS管TP组成的CMOS非门。

图3-16 CMOS非门电路 图3-17 CMOS与非门电路

两管的栅极相连作为输入端，两管的漏极相连作为输出端。TN的源极接地，TP的源极接电源。为了保证电路正常工作，VDD需要大于TN管开启电压VTN和TP管开启电压VTP的绝对值的和，即UDD> UTN+ |UTP|。当Ui=0V时，TN截止，TP导通，Uo≈UDD为高电平；当Ui=UDD时，TN导通，TP截止，Uo≈0V为低电平。因此实现了非逻辑功能。

CMOS非门除了有较好的动态特性外，由于C

第二章：MOS器件物理

1．概念：

熟悉增强型NMOS管的工作原理，画出NMOS输出特性曲线并指出线性区和饱和区，NMOS漏电流随VGS的变化曲线，画出NMOS截止区，线性区和饱和区的实际物理结构图，NMOS工作在线性区，深线性区和饱和区的直流导通电阻。NMOS管的衬底效应，NMOS管的衬底效应阈值电压的计算公式；NMOS管的沟道调制效应；NMOS管考虑沟道调制效应时的输出电阻表达式。NMOS管的亚阈值效应，NMOS管在亚阈值区域的电流Id和Vgs的关系表达式。

当Vgs小于Vth时，NMOS管截止；当Vgs大于Vth时，在NMOS管漏极和源极间形成反型层，即导电沟道。这时在Vds的正向电压的作用下，NMOS管漏极和源极间有电流产生。当Vds

2．直流导通电阻：

⑴ 线性区的直流导通电阻（Vgs>Vth, Vds

Ron?Vds1? IdsKn2(Vgs?Vth)?Vds⑵ 深线性区的直流导通电阻（Vgs>Vth, Vds<<2(Vgs-Vth）:

Ron?Vds1? IdsKn2(Vgs?Vth)⑶ 饱和区的直流导通电阻 （Vgs>Vth, Vds≧Vgs-Vth）:

Ron?Vds1? IdsKn(Vgs?Vth)23．衬底效应：

1

由于

实验一 HSPICE实践

一、实验目的

1、熟悉电路仿真工具Hspice的基本语法及其使用方法。

2、会使用Hspice编写程序对简单RCL电路及双极型电路进行仿真。

3、结合MOS器件的工作原理，会使用Hspice编写程序查看MOS器件的各种特性曲线。

二、实验原理

在电学上MOS管作为一种电压控制的开关器件。当栅-源电压Vgs等于开启电压VT时，该器件开始导通。当栅—源间加一电压Vds以及Vgs=VT时，由于源-漏电压和栅-衬底电压而分别产生的电场水平起着使电子沟道向漏极运动的作用。随着源-漏电压的增加，沿沟道电阻的压降会改变沟道的形状。MOS管的这个行为特性如图1所示。在沟道源端，栅极电压在使沟道反型过程中全部有效；然而在沟道漏端，只有栅极和漏极间的电压差才是有效的。当有效栅电压（Vgs-VT）比漏极电压大时，随着Vgs的增加，沟道变得更深，这时沟道电流Ids既是栅极电压也是漏极电压的函数，习惯上称这个区域为“线性”区或“电阻”区，或“非饱和”区。如果Vgs大于Vds-VT；即，当Vgd

在源-漏电压和栅极电压固定的情况下，影响源极流向漏极（对于给定的衬底电阻率）的漏极电流Ids大小的因素有：

（1）源、漏之间的距离； （2）沟道宽度；

基于CMOS工艺5.2GHz Mixer的设计实例

东南大学射频与光电集成电路研究所

1．创建设计文件

1.1 在指定目录下新建Mixer_prj.

1.2 输入原理图.输入时,点重复的输入.

进行元件的选择,再进行参数设置.使用复制/粘贴,减少

1

1.3 选择菜单View>Create/Edit Schematic Symbol生成Mixer的Symbol.

保存原理图并关闭.

1.4 新建一张原理图Mixer_diff,注意,Mixer是ADS保留的名字,不可以使用.在Library中选择Mixer_cell

完成下面的原理图.

2

注意:Netlist Include在Data Item中,IncludePath是TSMC0.18um库的位置,根据实际情况进行修改

.

2．Mixer的谐波仿真和增益仿真

2.1 LO_pwr不变

2.1.1 加入HB Simulation Controller,并设置.

注意:Freq[1]必须是一个功率最高的信号,因为LO_pwr一般都大于RF_pwr,我们选择Freq[1]=LO_freq=5.195GHz.

2.1.2 仿真.在数据显示窗口中加入List,显示互调频率.其中中频(IF)

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基于CMOS工艺的低相噪宽带压控振荡器设计

作者：曹旭

来源：《电子世界》2012年第03期

【摘要】采用CSMC 0.18μm混合信号工艺。设计了一款应用于频率综合器的单片集成宽带压控振荡器。电路采用互补交叉耦合结构，各部分都经过精心构架，如管子的尺寸，元件的布局，电流源的大小等等，以获得最佳的相位噪声性能。振荡器采用多段调节的方式，实现1.5～2.1GHz的宽带调谐。仿真结果表明，在电源电压1.8V的情况下，压控振荡器的中心频率为1.8GHz。中心频率附近（600kHz），相位噪声达到-121dBc/Hz，振荡器的工作电流为1.4mA。

【关键词】压控振荡器；频率综合器；相位噪声 1.引言

最近几年，随着无线通讯系统的迅猛发展以及半导体产业的兴盛，射频集成电路的研究得到了广泛重视。低成本，低功耗的无线收发终端的设计已成为一个重要的研究课题。频率综合器是无线收发器的一个重要模块，而压控振荡器（VCO）又是频率综合器中最核心的组成部分。目前，包括无源电感和无源电容在内的无源器件已经可以实现片上解决，采用CMOS工艺

实验课1 MOS管特性分析

无说明情况下,实验采用课本32页给出的MODEL。

NMOS

LEVEL=1 VT0=0.7 GAMMA=0.45 PHI=0.9 NSUB=9e+14 LD=0.08e-6 U0=350 LAMBDA=0.1 TOX=9e-9 PB=0.9 CJ=0.56e-3 CJSW=0.35e-11 MJ=0.45 MJSW=0.2 CGDO=0.4e-9 JS=1.0e-8 PMOS

PHI=0.8 LEVEL=1 VT0=-0.8 GAMMA=0.4 NSUB=5e+14 LD=0.09e-6 U0=100 LAMBDA=0.2 TOX=9e-9 PB=0.9 CJ=0.94e-3 CJSW=0.32e-11 MJ=0.5 MJSW=0.3 CGDO=0.3e-9 JS=0.5e-8 一、实验内容和步骤

1. 执行示例中的仿真程序，给出仿真结果。并在NMOS的栅源电压为

CMOS集成电路简述

摘 要：随着控制、通信、人机交互和网络互联等新型电子信息技术的不断发展，传统工业设备融合了大量最新的电子信息技术，它们一起构成了庞大而复杂的系统派生出大量新兴的电子信息技术电子应用需求。近年来，集成电路设计技术、集成电路制造技术等飞速发展，对现代科学与技术的发展起到了巨大的推动和促进作用。本文简述了集成电路理论，以及CMOS相关知识。

关键词：CMOS 集成电路 一、集成电路发展

自从1958年诺贝尔物理学奖获得者―美国德州仪器公司工程师 Jack Kilby发明世界上第一块集成电路以来，集成电路一直在改变人们的生活。作为电子信息产品的核心部件，集成电路通常被誉为现代电子信息产品的“芯”脏。近年间，伴随着民用家电、PC和手机等电子信息产品的大规模普及，集成电路产业得到了飞速发展。具体来说，全球集成电路产业结构经历了3次较为重大的变革。

1、首次变革：以加工制造为主导。变革初期，集成电路设计与制造产业只作为企业的附属部门而存在，

集成电路产品是为企业本身的电子系统产品而服务。此时，企业中对集成电路没有专业分工，企业所需掌握的集成电路技术十分全面，不但生产晶体管、集成电路，就连生产所需的设备都自