集成电路设计基础课件要点

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三、工艺器件
集成电路设计基础 高职高专 ppt 课件
本章我们以目前比较常用的CMOS集成电路 工艺为例，简单介绍工艺流程以及对应的元器 件。
1、CMOS工艺 2、无源元件 3、有源器件 4、器件模型 5、MOS器件特性
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三、工艺器件
1、CMOS工艺
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三、工艺器件
2、无源元件
3）电感
开始很长的一段时间内，人们一直认为电 感不能集成在芯片上。现在芯片的工作频率越 来越大，工作速度越来越高，芯片上金属结构 的电感效应越来越明显。芯片电感的实现成为 可能。 比较常见的实现电感的方式是以集总电感 和传输线元件的形式来实现。
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三、工艺器件
工艺，即制造集成电路元器件的过程！ 元器件分很多种，对应的制造工艺也不尽 相同，我们可以根据元器件进行分类。 根据器件可以将工艺分成双极型集成电路 制造工艺、MOS型集成电路工艺和Bi-CMOS集成 电路制造工艺；根据电路功能可以分为模拟集 成电路制造工艺个数字集成电路制造工艺。 目前比较常用的是数字集成电路，但模拟 集成电路也是必不可少的！而MOS集成电路又 由于其自身的一系列有点而广泛使用。
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三、工艺器件
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MOS型集成电路有可以根据MOS晶体管的不 同而分为NMOS集成电路、PMOS集成电路和CMOS 集成电路。 由于模拟集成电路的必不可少，现在比较 流行的是Bi-CMOS工艺，即在一个芯片上同时 制作双极型器件和MOS型器件。它综合了双极 器件高跨导、强负载驱动能力和CMOS器件高集 成度、低功耗的优点。
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三、工艺器件
1、CMOS工艺
1）版图
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此处为N阱CMOS工艺的反相器截面图。
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三、工艺器件
1、CMOS工艺
1）版图
把刚才的 版图拆分可以 得到六层不同 的区域。每一 层要单独设计 制作。 如何制作 每一层？
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三、工艺器件
2、无源元件
1）互连线
在设计互连线的过程中，要注意以下几点： ①尽量短；②最小宽度；③最大电流量；④多 层互连线；⑤趋肤效应和寄生参数；⑥利用寄 生效应。
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2、无源元件
2）电阻
电阻是最常用的一种元件，不管是模拟集 成电路还是数字集成电路。 导体都有电阻，只不过阻值不同，用电阻 率表达导电性能。 在集成电路中，比较常用的电阻主要有： 导体层片式电阻、高精度电阻、互连线电阻、 有源电阻。
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2、无源元件
3）电容
集成电路中的电容一般都是平板电容，但 电容一般用在高速集成电路中，普通集成电路 考虑到成本问题，一般不会集成电容在芯片中。 实现电容的方法有以下几种：①利用二极 管和三极管的结电容；②利用插指金属结构； ③利用金属-绝缘体-金属结构；④利用多晶硅/ 金属-绝缘体-多晶硅结构；
CMOS，即互补型MOS，电路中同时包含对 应的NMOS晶体管和PMOS晶体管，而Baidu Nhomakorabea是成对出 现，其中PMOS作为负载管，NMOS作为驱动管。
1）版图 2）流程 3）其它工艺
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三、工艺器件
1、CMOS工艺
1）版图
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同时包含对应的NMOS晶体管和PMOS晶体管， 那么应该用什么衬底和阱？ 根据阱的导电类型可以分为N阱工艺、P阱 工艺和双阱工艺。
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三、工艺器件
2、无源元件
无源元件是电路中不可或缺的元件。主要 包括互连线、电阻、电容和电感。
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2、无源元件
1）互连线
互连线是各种集成电路的基本元件，互连 线的版图设计是集成电路设计中的基本任务。 专业术语“布局布线”中的布线即互连线的设 计。 一般情况下，互连线是金属薄层形成的条 带状导体，有时也可以是导体层形成的条带状 导体。
三、工艺器件
1、CMOS工艺
2）流程
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基本的工艺包括清洗、氧化、光刻、掺杂、 淀积、溅射、外延等。
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三、工艺器件
1、CMOS工艺
2）流程
Flash动画演示工艺流程！
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三、工艺器件
1、CMOS工艺
3）其它工艺
CMOS工艺本身有一个致命的缺陷：闩锁效 应！如何去掉？ SOS-CMOS工艺； SOI-CMOS工艺。
电阻的阻值如何计算？ 方块电阻、薄膜电阻、薄层电阻等。 R=N×R□。 如果方块电阻为1欧姆/方块，做一个10K 的电阻，怎么做？ 采用弯折电阻，否则版图将会很长很长， 相当地长。
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三、工艺器件
2、无源元件
2）电阻
弯折电阻，如图所示。
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2、无源元件
2）电阻
弯折电阻，电阻阻值还是按照原来的方式 计算吗？ 这样的电阻在计算其阻值的过程中要充分 考虑拐角处的电阻和两端的电阻，一般情况下 要进行电阻值的修正。对于不同的工艺，其修 正因子一般不同，但工艺厂家一般都会把电阻 的修正计算公式提供给设计者。
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书名：集成电路设计基础 ISBN： 978-7-111-42768-1 作者：董海青 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
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三、工艺器件
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三、工艺器件
2、无源元件
2）电阻
电阻是最常用的一种元件，不管是模拟集 成电路还是数字集成电路。 导体都有电阻，只不过阻值不同，用电阻 率表达导电性能。 在集成电路中，比较常用的电阻主要有： 导体层片式电阻、高精度电阻、互连线电阻、 有源电阻。
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2、无源元件
2）电阻
3、有源器件
如果电子元器件工作时，其内部有电源存 在，则这种器件叫做有源器件。 比较常用的有源器件包括：二极管、三极 管、MOS管等。
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三、工艺器件
3、有源器件
1）二极管
二极管是集成电路中比较常用的一种器件， 特别是在双极型集成电路中。
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