超大规模集成电路 ic 电阻 电容 电感

2020-10-29 财经 97阅读

VLSI是无法像PCB一样使用宏观元件实现电路的(因为VLSI所有元件是集成在一般硅上的,即全部在硅上进行氧化,光刻,掺杂,最后形成完整电路),而电路功能的实现决定了必须使用电阻、电容和电感(电感我还真不知道怎么在VLSI上实现:)

这样的话,就必须用VLSI物理版图的不同layer来构成电阻和电容。

电阻好说,一般就是用很长的多晶硅条来实现(随便给你传个画着玩的VLSI物理版图的一部分,其中红色的就是作为电阻的多晶硅条)

有时也用恒导通的宽长比(W/L)较小的MOS来实现。

至于电容,你要了解MOS的栅极和衬底之间本身就是氧化层,也就是不论有源区还是场区都是有寄生电容存在的,我们就是利用它们来做电容;比较简单的方法就是一个MOS管的源、漏相连为a端,栅极为b端,a、b间就是一个电容,其大小很显然是K(氧化层介电常数)*(L*W)。

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对于补充问题:

看来你现在不明白的是VLSI工艺的实现方法。下面简单叙述。

VLSI采用的是平板工艺,它的制作大致分为氧化、光刻、掺杂、淀积4步。

最最开始的时候,我们先找到一批非常纯净的单晶硅块,按照集成电路趁底的掺杂要求放入一定比例的III/V族元素(非常少),然后熔融,在用拉伸生长法拉出一条圆柱体状的低掺杂硅柱,经过切割、抛光就得到了一片片的晶圆。至此,初步准备工作就做好了(衬底就做好了)。

下面开始以这个晶圆为“基底”,开始往上“盖楼房”。首先是氧化,即在晶圆表面均匀形成一层氧化层;然后做一层多晶硅的栅极,当然是按照版图中 的形状来做。之后开始光刻,光刻前要涂光刻胶,按照版图形状对光刻胶曝光,这样就可以按照版图留下有源区的区域,在此区域腐蚀掉氧化层。这样,晶体管有源区的衬底就暴露在空气下(别处还都有氧化层保护);下面掺杂,按照晶体管设计要求向暴露的有源区用离子注入的方法掺杂,形成MOS的源漏;之后在有源区进行淀积,淀积上铝用于连接外电路。这样简单的一个MOS就做成了。下面为明白起见,从下到上说一下layer:衬底(sub)、阱/有源区掺杂、氧化层、多晶硅、淀积上的铝/金属。

当然,还有更为复杂的VLSI采用更多layer。

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1.是一层层往上做的,就是最底下是衬底,然后那些层都在衬底之上;当然部分层之间都是由氧化层隔开的,就是电学隔离(比如多晶硅层和衬底);我给你换一个剖面图就清楚了。

2.这个还真不清楚><,只知道利用淀积工艺可以做金属层,但是多晶硅不知道。。。

3.从图里你可以看到,他们是连一起的,注意,图中的PMOS为了和nmos做在一起,但是需要的衬底和n型是反着的,所以做了一个N-Well作为他的衬底。

在制造工艺中,我们把衬底掺杂控制的较低,越低导电性就愈差,所以不是高电导;到了有源区(即源、漏)就变为高掺杂,为导电和形成反型沟道做铺垫。虽然衬底不是高电导,但是恰恰是这样,刚好和有源区的半导体形成2级管,正是这个2级管的存在,决定了CMOS电路必须是nmos接GND,pmos接VDD(极性你自己判断一下吧)。

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