集成電路后端設(shè)計簡介(編輯修改稿)
2025-02-03 01:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 擴(kuò)散、氧化 （ 3）光刻柵區(qū) （ 4）柵氧化 （ 5）光刻引線孔 （ 6）蒸鋁、反刻、合金化 Si柵工藝（以 NMOS為例） （ 1）一次氧化 （ 8）光刻引線孔 （ 2）光刻有源區(qū) （ 9）蒸鋁、反刻、合金化 （ 3）柵氧化 （ 4）生長多晶硅 （ 5）光刻柵極 （ 6） S、 D摻雜 （ 7）氧化 第三部分 簡單門電路的版圖繪制 CMOS反相器的工作原理 ? CMOS反相器是 CMOS門電路中最基本的邏輯部件 ， 大多數(shù)的邏輯門電路均可通過等效反相器進(jìn)行基本設(shè)計 ， 再通過適當(dāng)?shù)淖儞Q ， 完成最終設(shè)計 。 所以 ， 基本反相器的設(shè)計就成為邏輯部件設(shè)計的基礎(chǔ) 。 CMOS反相器電路圖 它由一個 NMOS晶體管和 PMOS晶體管配對構(gòu)成 ， 兩個器件的漏極相連作為輸出 ， 柵極相連作為輸入 。 NMOS晶體管的襯底與它的源極相連并接地 ， PMOS晶體管的襯底與它的源極相連并接電源 。 CMOS反相器器件物理結(jié)構(gòu)剖面圖 圖中在 N型硅襯底上專門制作一塊 P型區(qū)域，用來制作 NMOS管，在 N型襯底上制作 PMOS管。為了防止源 /漏區(qū)域襯底出現(xiàn)正偏置，通常 N型襯底要借電路中的最低電位， N阱應(yīng)接電路中最高的電位。為保證電位接觸良好，必須形成歐姆接觸，在接觸點采用重?fù)诫s結(jié)構(gòu)。 CMOS反向器的工作原理 如果分別定義 n溝道和 p溝道晶體管的閾值電壓為VTn (如 )和 VTp (如 –)。 在 Vi＝ 0時 ， 因為 Vi＜， n溝道晶體管截止；但因為 Vi＝ 0＞ VTp ( —)， 故 p溝道晶體管導(dǎo)通 ， 所以 Vo=VDD。 當(dāng) Vi升高使得 n溝道晶體管的柵極電壓超過 VTn時 ， 它開始導(dǎo)通 ， 其電流流過 P溝道晶體管 。 若再繼續(xù)增加 Vi，將使 P溝道器件的柵源之間電壓接近于 P溝道閾值電壓 ?VTp?， 甚至低于 ?VTp?， 最后導(dǎo)致它截止 ， 此時Vi＝ VDD ,Vo=VSS（ 0V） 。 值得指出的是 ， 任一種邏輯狀態(tài) ， 不管是 Vi為 VDD或為 VSS， 兩個晶體管必有一個截止 。 因此 ， 在任一邏輯狀態(tài)下 ， 只有非常小的電流從 VDD流向 VSS， 所以耗電很少 。 對高密度應(yīng)用來說 ， CMOS的低功耗是它最重要的優(yōu)點 。 垂直走向 MOS管結(jié)構(gòu) 水平走向 MOS管結(jié)構(gòu) 金屬線從管子中間穿過的水平走向 MOS管結(jié)構(gòu) 金屬線從管子上下穿過的水平走向 MOS管結(jié)構(gòu) 有多晶硅線穿過的垂直走向 MOS管結(jié)構(gòu) 與非門和或非門電路 二輸入與非門 電路圖如下： 與非門和或非門電路 與非門工作原理： 對于與非門 ， 當(dāng) INA（ INB） 為低電平時 ， M2（ M1） 導(dǎo)通 ，M3（ M4） 截止 ， 形成從 VDD到輸出 OUT的通路 ， 阻斷了 OUT到地的通路 。 這時相當(dāng)于一個有限的 PMOS管導(dǎo)通電阻 （ 稱為上拉電阻 ） 和一個無窮大的 NMOS管的截止電阻 （ 盡管有一個 NMOS管在導(dǎo)通態(tài) ， 但因為串聯(lián)電阻值取決于大電阻 ，從 OUT看進(jìn)去的 NMOS管電阻仍是無窮大 ） 的串聯(lián)分壓電路 ，輸出為高電平 （ VDD） 。 如果 INA和 INB均為高電平 ， 使得兩個 NMOS管均導(dǎo)通 ， 兩個 PMOS管均截止 ， 形成了從 OUT到地的通路 ， 阻斷了 OUT到電源的通路 ， 呈現(xiàn)一個有限的NMOS導(dǎo)通電阻 （ 稱為下拉電阻 ， 其值為單個 NMOS管導(dǎo)通電阻的兩倍 ） 和無窮大的 PMOS管截止電阻的分壓結(jié)果 ， 輸出為低電平 。 與非門和或非門電路 二輸入或非門電路圖如下： 與非門和或非門電路 或非門工作原理： 對于或非門 ， 由類似的分析可知 ， 當(dāng) INA和INB同時為低電平時 ， 分壓的結(jié)果使得輸出為高電平 ， 當(dāng) INA和 INB有一個為高電平或兩個都為高電平時 ， MOS管電阻分壓的結(jié)果是輸出為低電平 。 只不過兩個 NMOS管全導(dǎo)通時 （ 并聯(lián)關(guān)系 ） 的等效下拉電阻是單管導(dǎo)通電阻的一半 。 與非門和或非門版圖
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