CMOS集成電路設計基礎資料.ppt

1、互補金屬氧化物半導體集成電路的設計是基于金屬氧化物半導體器件、金屬氧化物半導體器件和NMOS管的簡化結構，它制作在P型襯底上(P型襯底，也稱為體或體，為了區(qū)別于源極，襯底用b表示)，兩個重摻雜n區(qū)形成源區(qū)和漏區(qū)，重摻雜多晶硅區(qū)(多晶硅)作為柵極，用一層薄的二氧化硅絕緣層將柵極與襯底隔離。NMOS管的有效作用發(fā)生在柵氧化層下襯底表面的導電溝道上。由于源-漏結的橫向擴散，柵-源和柵-漏具有重疊長度LD，因此導電溝道的有效長度(Leff)將小于布局中繪制的導電溝道的總長度。我們將使用l表示導電溝道的有效總長度Leff，w表示溝道寬度。寬長比和氧化層厚度對金屬氧化物半導體管的性能非常重要。金屬氧化物半

2、導體技術發(fā)展的主要驅動力是在保證電性能參數(shù)不降低的前提下，逐代減小溝道長度和氧化層厚度。為了使金屬氧化物半導體管的電流只沿導電溝道的表面流動，而不產(chǎn)生垂直于襯底的附加電流，必須在源區(qū)、漏區(qū)、溝道和襯底之間形成反向偏置的PN結隔離。因此，NMOS管的襯底B必須連接到系統(tǒng)的最低電位點(例如，“地”)，而PMOS管的襯底B必須連接到系統(tǒng)的最高電位點(例如，正功率UDD)?；宓倪B接如圖(a)和(b)所示。襯底連接、N阱和PMOS。在互補金屬氧化物半導體管中，NMOS管和PMOS管是在同一襯底上制作的，因此必須為PMOS管制作一個稱為“阱”的“局部襯底”。金屬氧化物半導體晶體管的通用符號，金屬氧化物半

3、導體晶體管的電流-電壓特性，工作在恒定電流區(qū)的NMOS晶體管和PMOS晶體管的傳輸特性，其中UTHN(UTHP)是導通電壓或閾值電壓。在半導體物理學中，當界面反型層的電子濃度等于P型襯底的多重濃度時，NMOS的UTHN被定義為柵極電壓。這與許多因素有關，如材料、摻雜濃度、柵氧化層電容等。在器件制造過程中，也可以通過將雜質注入溝道區(qū)來控制閾值電壓，以改變氧化物層表面附近的襯底的摻雜濃度。工作在恒流區(qū)的金屬氧化物半導體管的漏極電流和柵極電壓之間的關系為平方律。當柵極電壓超過閾值電壓UTHN后，電流開始出現(xiàn)，柵極電壓uGS越大，漏極電流越大，表明柵極電壓對漏極電流有明顯的控制作用。漏極電壓UDS對漏極電流ID的控制效果基本上分為兩個部分，即線性區(qū)域和飽和區(qū)域。為了不與雙極晶體管的飽和區(qū)相混淆，我們把金屬氧化物半導體晶體管的飽和區(qū)稱為恒流區(qū)，以表示偏微分方程增加和電流基本恒定的特性。線性區(qū)域和恒流區(qū)域由預箝位斷點的連接線(圖中虛線所示)界定。當柵極電壓UGS不變時，溝道將如圖所示隨著偏微分方程由小變大而