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第二章 MOS晶体管 第二部分 2.3.2 硅栅NMOS工艺 制作大圆片的材料是单晶硅棒，如果在硅晶体结构中晶格结构取向并非严格一致的硅晶体就称作多晶硅。未掺杂的多晶硅具有很高的电阻率，因而在集成电路中常用它来作高阻值电阻。但是，若在多晶硅中掺入难熔金属杂质则可大大降低其电阻率。 在MOS集成电路中通常用多晶硅来制作MOS晶体管的栅极和有关电极间的内部连接。用多品硅制作栅极的一个重要特点就是多晶硅栅极可以用作下一步掩模以获得精确的源、栅、漏电极位置，使栅源和栅漏间的套叠减至最小而获得较好的电路性能。 当硅材料淀积在二氧化硅层或其他界面上就生成多晶硅。 将多晶硅淀积在栅绝缘层上作MOS晶体管的栅极，这种工艺就是硅栅MOS工艺。 典型的硅栅MOS工艺包括多次掩模曝光和氧化层刻蚀过程 。 在二氧化硅层被开窗后制作NMOS晶体管的主要过程 2.3.3CMOS工艺 CMOS集成电路是互补MOS电路，NMOS晶体管和PMOS晶体管具有对偶或对称特性，在设计电路时间时使用这两种器件能够显著提高电路的一些特性指标。 理想的CMOS倒相器在稳定工作状态下不消耗功率；当输入为高电平时NMOS管导通，PMOS管截止；当输入为低电平时PMOS管导通，NMOS管截止。 CMOS电路的主要优点是微功耗。功耗大小是集成电路的一项重要特性指标。 功耗小的电路可以制成集成度高的芯片，另一方面可降低电子系统的损耗。 N阱硅栅CMOS工艺 P阱硅栅CMOS工艺 双阱硅栅CMOS工艺 P阱硅栅CMOS制造工艺的基本流程 (1)定义P阱 a．在N型硅衬底表面生长SiO2层； b．1＃掩膜版：确定P阱区； c．P阱：硼离子注入； d．阱区推进约4-6μm阱深。  (2)确定有源区 a．2＃掩膜版，确定有源工作区； b．有源区表面热生长薄氧化层约500?。 3)确定多晶硅栅 a．3＃掩膜版，确定多晶硅区； b．淀积多晶硅。 (4)PMOS管源漏区形成 a. 4＃掩膜版(正版)确定PMOS的源漏区； b．硼离子注入或硼杂质扩散形成PMOS管的源区和漏区。 (5)NMOS管源漏区形成 a．5＃掩膜版，即4＃掩膜版(负版)确定NMOS管的源漏区； b．砷或磷离子注入或杂质扩散，形成NMOS管的源区和漏区。 (6)引线孔 a．淀积场Si02层； b．6＃掩膜版确定引线孔区； c．蒸发铝金属层。 (7)铝引线形成 7＃掩膜版确定铝引线图形。 N阱硅栅CMOS工艺主要流程 (1)N阱确定 a．生长薄Si02层； b．1＃掩膜版确定N阱区； c．阱区磷离子注入； d．刻掉阱区上的薄氧化层； e．去掉光抗蚀剂。 (2)N阱推进 a．高温下N阱推进约7μm； b．生长厚热氧化层； c．刻掉氧化层。 (3)确定场区和有源工作区 a．生长薄氧化层； b．淀积厚氮化硅(Si3N4)； c. 2＃掩膜版确定场区； d．刻蚀氮化硅； e．去掉光抗蚀剂； f．3＃掩膜版保护N阱区； g．注入硼离子作场阈值电压控制； (4)生长场氧化区和栅氧化层 a．生长场氧化区； b．去掉氮化硅； c．生长约1000?的薄氧化层以保护表面不为离子注入时损伤； d．硼离子注入用作对NMOS和PMOS管阈值电压控制； e．刻去薄氧化层； f．生长栅氧化层。 (5)确定多晶硅图形和晶体管源漏区注入 a．淀积多晶硅； b．4＃掩膜版确定多晶硅栅和互联图形； c．等离子刻多晶硅； d．PMOS管的源区和漏区注入； e．去掉光抗蚀剂； f．5＃掩膜版确定NMOS管的源漏区； g．NMOS管的源漏区和用作N阱接触的磷离子注入。 (6)引线孔和金属化 a．淀积或生长Si02； b．氧化致密和源漏区的推进； c. 6＃掩膜版确定引线孔并刻引线孔； d．淀积金属铝； e．7＃掩膜版确定金属线图形； f．刻蚀金属铝并淀积钝化保护层； g．8＃掩膜版确定压焊点区。 根据电路的不同设计要求，在p阱CMOS工艺过程中可以增加有关的掩模工序．例如，为了调整N型器件或P型器件的阈值电压，就可以增加相应的工序。 由上述工艺过程制出的一个倒相器的电路图、版图和结构剖面图 在p阱工艺中，n型衬底可以通过专门的连接结构连至馈电正极VDD，而p阱可以接至馈电电源的负极．在p阱区做一个p+区和在n型衬底中制作的n+区就是为了加强n型衬底和p阱与电源电极之间的欧姆接触连结,其相应的结构和版图如图 2. 6 MOS集成电路中的电阻和电容 在传统的硅栅CMOS工艺中，每一个晶体管都有各自的源、栅、漏区．它们是由绝缘层分隔的扩散区、多晶硅层和金属