n阱cmos芯片.ppt

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n阱cmos芯片

n阱cmos芯片制作工艺设计 一.设计指标要求 1. 特性指标要求: n沟多晶硅栅MOSFET:阈值电压VTn=0.5V, 漏极饱和电流IDsat≥1mA, 漏源饱和电压VDsat≤3V,漏源击穿电压BVDS=35V, 栅源击穿电压BVGS≥20V, 跨导gm≥2mS, 截止频率fmax≥3GHz(迁移率μn取600cm2/V·s) p沟多晶硅栅MOSFET:阈值电压VTp= -1V, 漏极饱和电流IDsat≥1mA, 漏源饱和电压VDsat≤3V,漏源击穿电压BVDS=35V, 栅源击穿电压BVGS≥20V, 跨导gm≥0.5mS, 截止频率fmax≥1GHz(迁移率μp取220cm2/V·s) 一.设计指标要求 2. 结构参数参考值: p型硅衬底的电阻率为50 ?*cm; n阱CMOS芯片的n阱掺杂后的方块电阻为690/□,结深为5~6m; pMOS管的源、漏区掺杂后的表面浓度1× ,结深为0.3~0.5um; nMOS管的源、漏区掺杂后的表面浓度1× ,结深为0.3~0.5m; 场氧化层厚度为1m;垫氧化层厚度约为600 ?;栅氧化层厚度为400 ?; 氮化硅膜厚约为1000 ?;多晶硅栅厚度为4000 ~5000 ?。 二.设计内容 本小组为设计n阱cmos的第4小组 1.MOS管的器件特性参数设计计算 2.薄膜加工工艺参数计算:分析、设计实现场氧化、栅氧化、多晶硅栅层或掩蔽氧化膜等的工艺方法和工艺条件(要求给出具体温度、时间或流量、速度等),并进行结深或掩蔽有效性的验证 3.确定n阱CMOS芯片制作的工艺实施方案 1.MOS管的器件特性参数设计计算 1) nmos器件特性参数设计 2)pmos器件特性参数设计 1) nmos器件特性参数设计 由 ----? 当Vgs-Vt=VDsat时,进入饱和区,此时代入 推出:L≤3.09um 由 -----? 可推出 W/L≥12.9 由 -----? 可推出 W/L≥3.4 2)pmos器件特性参数设计 由 ----- 当Vgs-Vt=VDsat时,进入饱和区, 此时代入 可推出:L≤3.24um ? 由 ----- ? 可推出:W/L≥8.8 由 ----- ? 可推出:W/L≥11.7 1.MOS管的器件特性参数设计计算(总) 得出范围: nmos:L≤3.09um W/L≥12.9 pmos:L≤3.24um W/L≥11.7 so:取nmos的L=2um,W/L=13 W=26um 代入?中Vgs=4.5V,反代入??式gm.ID与fT都 满足要求。 so:取pmos的L=2um,W/L=26 W=52um 代入也成立。 2.薄膜加工工艺参数计算 按照n阱cmos芯片制作的工艺流程 一步一步介绍: Ⅰ:衬底选择: 选择晶向为100的 单晶抛光片! Ⅱ:第一次掩模:P阱光刻 2)N阱光刻: 3)N阱掺杂: 1)生长SiO2: 掺杂后二氧化硅去掉! 阱区光刻:工艺选用离子注入 离子注入→退火→推进(1200摄氏度)。 所用时间: ---Ⅰ 由Rs=690?/□与Xj=5.5um(自己取值) 查依尔芬曲线得表面浓度Ns=1.5× 查表得:P在硅中的扩散系数 D1=1× /s 代入Ⅰ式时间为203分钟。 P在二氧化硅中的扩散系数约为硅中的1/100。 由经验公式得: =1000nm 厚度要为最小掩蔽层的1.5~2倍 so:选用厚度为1500nm 选用工艺为热氧化:(干-湿-干) 由公式:A,B值查表得。

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