CMOS工艺p阱与n阱部面结构工艺流程介绍

（一）p阱与n阱（p-Well与n-Well）

MOS集成电路的设计主要包含三方面内容。
1、电路设计；2、版图设计；3、MOS工艺参数与电路参数之间的关系。
因此，要设计出性能优良的MOS集成电路，除了电路设计之外，还必须了解MOS工艺参数对电路性能的影响，掌握版图设计的一些规则。本章就MOS集成电路中的主要工艺——CMOS工艺和CMOS电路的版图设计规则作些介绍，但有关这方面更详细的内容请读者参考有关资料。

CMOS电路是由p沟道和n沟道两种类型的MOS场效应管构成的。我们可以把p沟道MOS场效应管制作在n型硅片衬底上，另外用硼离子注入到n型衬底上，形成一个p阱，把n沟道MOS场效应管制作在p阱里，如图4.1-1a所示。同样，我们也可以把n沟道MOS场效应管制作在p型硅片衬底上，而用磷注入到p型衬底上，形成一个n阱，把p沟道MOS管制作在n阱里，如图4.1-1b所示。图中G为MOS管的栅极，S为源极，D为漏极，B为衬底。

在p阱结构中，n型硅衬底接最高电位型硅位，阱接最低电位，在n阱结构中，P型硅衬底接最低电位，阱接最高电位，因此，阱与衬底间形成一个反向p-n结的偏置电压，阱与衬底间是自然隔离的。

p阱工艺是由PMOS工艺发展起来的，因为它们用的都是n型硅片衬底，少量的n沟MOS器件做在阱里。CMOS工艺p阱与n阱。正好，n沟MOS器件需要较高的衬底浓度才能得到正的阈值电压，即得到增强的n沟MOS管，而P阱的浓度肯定比n型衬底高。因此，p阱工艺在生产中用得很多。

随着NMOS工艺的发展，许多大规模集成电路，如存储器等，都是由NMOS工艺制成，因为NMOS场效应管中的电子迁移率比PMOS场效应管中的空穴迁移率大两倍多。即使是CMOS电路，也是由大量的NMOS场效应管组成，只是在外围的输入输出部分才有少量的PMOS器件。因此，把大量的NMOS场效应管制作在p型衬底上，把少最的PMOS场效应管制作在n阱里，就变得十分有利。

有的线性电路中，需要把p沟器件的衬底与源短接，以减少衬底反偏置引起的阈值电压增加。在这种情况下，用n阱工艺，把需要衬底和源极短接的器件做在独立的n阱中，只要n阱的电位比p型衬底电位高，阱与衬底还是能够隔离的。

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