《CMOS VLSI Design A Circuits and Systems Perspective》
晶体管(Transistor)是在薄硅片(silicon wafer)硅片不仅是机械支撑,也是电气公共点,被称为衬底(substrate)。从两个角度研究晶体管的物理布局。一种是俯视图,向下看晶圆(wafer)获得。另一种是横截面,从晶体管中间切开晶片,沿侧面观察。我们从一个完整的CMOS反相器(inverter)横截面开始。然后我们看同一反相器的顶视图,并定义一组掩模用于制造反相器的不同部分。晶体管和导线的尺寸由制造工艺的分辨率决定。该解决方案的不断进步促进了半导体行业的指数增长。
1 反相器横截面
1.1 结构
下图显示了反相器的截面和相应的原理图。
在这张图中,逆变器基于p型衬底(p-type substrate)上。pMOS晶体管需要n型区域,所以n陷阱(n-well)扩散到衬底附近。
nMOS晶体管有大量的n型源极(source)和漏极(drain)以及一层薄薄的二氧化硅(SiO2.多晶硅栅极,又称栅极氧化物)(gate)。
n 和p 扩散区表示大量的n型和p型硅。pMOS晶体管具有p型源极和漏极区域,结构相似。
两个晶体管的多晶硅栅极连接在一起,形成输入A。
nMOS晶体管的源金属GND线,pMOS晶体管的源金属VDD线。
两个晶体管的泄漏与金属连接,形成输出Y。
一层厚厚的二氧化硅称为场氧化物(field oxide),除非接触点明确蚀刻,否则防止金属短路到其他层。
1.2 衬底的链接
金属与轻掺杂半导体的结合形成肖特基二极管(Schottky diode),它只向一个方向传输电流。
半导体与金属形成良好的欧姆接触,为双向电流提供低电阻。
衬底必须绑定到低电位,以避免p型衬底和n nMOS源或漏之间p-n结的正偏。
同样地,n陷阱必须与高电位连接。添加大量混合衬底和陷阱 contact 或 tap ,将。