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《CMOS器件結(jié)構(gòu)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、CMOS工藝中的元件鄒志革HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan,ChinaEST-ICC感謝李福樂博士為本課件提供的資料！CMOS集成電路中的元件?MOS晶體管–版圖和結(jié)構(gòu)–電特性–隔離–串聯(lián)和并聯(lián)?連線?集成電阻?集成電容?寄生二極管和三級(jí)管鄒志革EST-ICC2CMOS集成電路中元件?MOS晶體管?連線–連線寄生模型–寄生影響?集成電阻?集成電容?寄生二極管和三級(jí)管鄒志革EST-ICC3CMOS集成電路中元件?MOS晶體管?連線?集成電阻–多
2、晶硅電阻–阱電阻–MOS電阻–導(dǎo)線電阻?集成電容?寄生二極管和三級(jí)管鄒志革EST-ICC4CMOS集成電路中元件?MOS晶體管?連線?集成電阻?集成電容–多晶硅-擴(kuò)散區(qū)電容–雙層多晶硅電容–MOS電容–多層“夾心”電容?寄生二極管和三級(jí)管鄒志革EST-ICC5CMOS集成電路中的元件?MOS晶體管?連線?集成電阻?集成電容?寄生二極管和三級(jí)管–襯底PNPBJT–PSD/NWELLDiode–NSD/P-epiDiode鄒志革EST-ICC6MOS晶體管?MOS晶體管–最基本的有源元件–在CMOS工藝中
3、，有PMOS和NMOS兩種–可用作跨導(dǎo)元件，開關(guān)，有源電阻，MOS電容鄒志革EST-ICC7MOS晶體管?NMOS晶體管的DGSB版圖和結(jié)構(gòu)WDLGBNMOS晶體管版圖GSDSBFOXFOXNMOS晶體管符號(hào)NN＋＋NN＋＋P＋N管源漏區(qū)鄒志革EST-ICC8NMOS晶體管剖面圖MOS晶體管?PMOS晶體管的BSGD版圖和結(jié)構(gòu)WDLGBPMOS晶體管版圖SBSGDPMOS晶體管符號(hào)FOXFOXNN＋＋P＋P＋NNN---阱阱阱P管源漏區(qū)PP--substratesubstrate鄒志革EST-ICC9
4、PMOS晶體管剖面圖MOS晶體管–在物理版圖中,只要一條多晶硅跨過一個(gè)有源區(qū)就形成了一個(gè)MOS晶體管,將其S,G,D,B四端用連線引出即可與電路中其它元件連接.?MOS晶體管的電特性–MOS晶體管是用柵電壓控制源漏電流的器件,重要的公式是薩方程(I-V方程):IDS=k′?W/L?[(VG-VT-VS)2-(VG-VT-VD)2]鄒志革EST-ICC10MOS晶體管?MOS晶體管的電特性–VG,VS,VD分別是柵,源,漏端的電壓,VT是開啟電壓.–k′是本征導(dǎo)電因子,k′=μ?Cox/2,μ是表面遷移
5、率,屬于硅材料參數(shù),Cox是單位面積柵電容,屬于工藝參數(shù)–W,L分別是MOSFET的溝道寬度和長度,屬于物理參數(shù)–管子的最小溝道長度Lmin標(biāo)志著工藝的水平——特征尺寸,如0.35um,0.18um.W表示管子的大小,W越大則管子越大,導(dǎo)電能力越強(qiáng),等效電阻越小.鄒志革EST-ICC11MOS晶體管?MOS晶體管的電特性1.晶體管的三種工作狀態(tài)截止區(qū)：IDS=0條件：VG-VT-VS￡0飽和區(qū)：I=k′?W/L?[(V-V-V)2-(V-V-V)2]DSGTSGTD條件：V-V-V>0,V-V-V￡0
6、GTSGTD線性區(qū)：I=k′?W/L?[(V-V-V)2-(V-V-V)2]DSGTSGTD條件：V-V-V>0,V-V-V>0GTSGTD2.晶體管的開啟電壓公式VT=VT0+g[2FF+VBS-2FF]鄒志革EST-ICC12MOS晶體管的隔離VddoutGnd在集成電路中,兩個(gè)無關(guān)的晶in體管都是用場(chǎng)GG氧隔離的BSDDSBFOXFOX剖NN＋＋P＋P＋NN＋＋NNNN＋＋P＋NNN---阱MOS1MOS2面圖PP--substratesubstrate將MOS1和MOS2隔離開鄒志革EST-I
7、CC13MOS晶體管的并聯(lián)晶體管的D端相連,S端相連.如果兩個(gè)晶體管中有一個(gè)晶體管導(dǎo)通,從D到S就有電流流過,若兩個(gè)晶體管都導(dǎo)通,則I=I1+I2.每只晶體管相當(dāng)于一個(gè)電阻,它的并聯(lián)和電阻并聯(lián)的規(guī)律一樣,等效電阻減小,電流增大.DDD1ID2I1I2GBG1B1G2B2M1M2MeffSS1SS2鄒志革EST-ICC14MOS晶體管的串聯(lián)*串聯(lián):晶體管的S端和另外一個(gè)晶體管的D端相連.晶體管的串聯(lián)和電阻的串聯(lián)規(guī)律相同,等效D電阻增大,電流不變:I=I1=I2.D2IDI2G2B2M2GBD1MeffS
8、2I1G1B1SM1S1S鄒志革EST-ICC15MOS晶體管?MOS晶體管的串聯(lián)和并聯(lián)*串聯(lián)和并聯(lián)的物理實(shí)現(xiàn)P1P2N1N2N2N1P1P2P1和P2并聯(lián)，N1和N2串聯(lián)鄒志革EST-ICC16連線?連線*電路由元件和元件間的連線構(gòu)成*理想的連線在實(shí)現(xiàn)連接功能的同時(shí)，不帶來額外的寄生效應(yīng)*在版圖設(shè)計(jì)中，可用來做連線的層有：金屬，擴(kuò)散區(qū)，多晶硅鄒志革EST-ICC17連線?連線寄生模型*串聯(lián)寄生電阻*并聯(lián)寄生電容RRRRRRRRRRCCCCCCCCC簡單
