4.3　工艺设计

自1958年美国德克萨斯仪器公司（TI）发明集成电路（IC）后，随着硅平面技术的发展，20世纪60年代先后发明了双极型和MOS型两种重要的集成电路，标志着由电子管和晶体管制造电子整机的时代发生了量和质的飞跃。

金属-氧化物-半导体（Metal-Oxide-Semiconductor）结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC（Complementary MOS Integrated Circuit）。

数字集成电路按导电类型可分为双极型集成电路（主要为TTL）和单极型集成电路（CMOS、NMOS、PMOS等）。CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦（nw）数量级。

电路原理：CMOS由PMOS管和NMOS管共同构成，特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间要么PMOS导通，要么NMOS导通，要么都截至，比线性的三极管（BJT）效率高得多，因此功耗很低。

相对于其他逻辑电路系列，CMOS逻辑电路具有以下优点。

□　允许的电源电压范围宽，方便电源电路的设计。

□　逻辑摆幅大，使电路抗干扰能力强。

□　静态功耗低。

□　隔离栅结构使CMOS器件的输入电阻极大，从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多。

p阱CMOS工艺采用轻掺杂的N型衬底制备PMOS器件。为了做出N型器件，必须先在N型衬底上做出P阱，在p阱内制造NMOS器件。典型的P阱硅栅CMOS工艺从衬底清洗到中间测试，总共50多道工序，需要5次离子注入，连同刻钝化窗口，共10次光刻。

互补式金属氧化物半导体元件无论在使用的面积、操作的速度、耗损的功率，以及制造的成本上都比另外一种主流的半导体工艺BJT（Bipolar Junction Transistor，双载流子晶体管）有优势，很多在BJT无法实现或是实作成本太高的设计，利用互补式金属氧化物半导体皆可顺利地完成。

互补式金属氧化物半导体同时可指互补式金氧半元件及工艺。在同样的功能需求下，互补式金属氧化物半导体工艺所制造的集成电路享有功耗较低的优势，这也使得今天的集成电路产品大多采用互补式金属氧化物半导体制造。 xVOOk/tiIUePc6xNhise4HO0BB8zDMm9qEmDANTkUCZiHxgrOZxJl/wUFDJOaw71