第3講CMOS工藝步驟和版圖IC設計者需要的工藝知識IC者的任務是向芯片制造廠提交版圖.版圖與制造工藝有比較密切的關系.本節學習重點是理解版圖與工藝的關系.CMOS工藝的主要步驟:1.阱步驟(1)(2)與IC設計者無關.阱的制造步驟(3)(4)與IC設計者有關:阱需要一個掩摸版,阱的位置必須體現在版圖中.阱的制造步驟(5)(6)與IC設計者基本無關,但有一個疑問,能做準嗎?阱的制造步驟(7)(8)與IC設計者基本無關,但疑問猶在.阱的制造步驟(9)(10)(11)阱(層)的版圖版圖是多層平面圖(俯視),阱是其中的一”層”,版圖的作用是提供準確的平面位置和尺寸,與縱向尺寸無關.阱的設計規則版圖上的阱應該實際需要大一些,內部的器件要與阱的邊界有一定的距離.阱與阱之間要有足夠的距離.阱有最小尺寸限制.在確定使用某種工藝后,以上數據即確定.廠家提供DRC規則文件,使用版圖驗證工具可以自動檢查一個版圖是否滿足DRC規則.2.有源區和場區為制造出相互隔離的各種器件，一般使用局部氧化技術.硅片表面需要做兩種不同的氧化處理，一部分有很厚的氧化層，稱為場氧區或場區（FOX），另一部分則只有很薄的氧化層，稱為有源區（active）或薄氧區。隔離作用有源區(層)的版圖有源區與場區具有幾何互補關系,有源區以外的區域都是場區,因此版圖中只需要提供有源區的位置和圖形.哪些部分需要劃分為有源區?由于場氧化層很厚,無法刻蝕,所有在后續步驟中需要對下方的半導體材料需要處理的區域都要劃分為有源區.制造MOS管的源/漏(N+和P+)區需要注入離子,必須處于有源區.MOS管的體連接處必須處于有源區.3.多晶（Poly）現代CMOS工藝一般采用“硅柵自對準”工藝，即采用多晶硅材料制作MOS管的柵極，制作次序是先在柵氧化層（active）上淀積多晶硅，然后再注入N+或P+離子。

Ploy除用于制造MOS管的柵極以外，在模擬CMOS工藝中還用來制作電阻和電容。多晶還可以作為導線,實現短距離連接.多晶的金屬化為減小電阻,制造MOS管柵和導線的需要做金屬化處理,方法是淀積硅化物(silicide,一種硅和難熔金屬的混合物)4.離子注入層CMOS工藝中的N+和P+區一般是采用離子注入方式實現的。教材中用n-select表示注入N+的“層”，n-select表示注入注入P+的層。注入只能在有源區進行，因此版圖設計中，“select層”必須包圍active層，只有其中重疊的部分才是真正的N+或P+區。Select區必須包圍有源區作用:注入有角度,確保有源區下方能夠被注入.有源區\PLOY\注入層之間的設計規則易出現的錯誤繪制MOS管版圖時,要將n-select或p-select畫成完整的區域,而不是兩個分離的區域.上圖在分離的源漏區上再畫多晶是錯誤的.MOS管柵極設計規則POLY必須”出頭”一定距離.

作用:POLY有阻擋注入的作用,出頭確保POLY下方不被注入.溝道寬度W按多晶下方的有源區寬度計算.PLOY線條寬度是溝道長度L.

實際有效的W和L與繪制時的W和L有區別,但設計者不必考慮(版圖就按原理圖畫).MOS管以基本形成,但還沒有向外連接.

絕緣層不需要畫在版圖中.

制造工藝已定,制造者決不會忘記制造絕緣層.

5.接觸孔接觸孔（Contact）用于連接金屬和半導體材料，包括金屬和Poly，金屬和N+（P+）的連接。金屬與POLY的接觸孔版圖金屬與N+/P+的接觸孔注意:金屬不能與低摻雜的襯底或阱直接連接,必須經N+或P+過渡,形成歐姆接觸.需注意的問題注意，繪制N+(P+)與金屬的連接時，不能只畫Metal1、Contact和N+(P+)等3種材料，一定要有Active層。如果不畫Active層，就意味著該區域是FOX，FOX是刻不透的。6.金屬層金屬層主要用于電路中的連線，也可以用來做電容的極板。允許使用的金屬層的數量取決于具體的工藝，目前最多可達9層。最下方，即最靠近半導體材料的金屬層是Metal1層，從下往上，依次為Metal1、Metal2、Metal3等。6.通孔金屬與金屬之間的連接使用通孔via.其中via1連接金屬1和金屬2,via2連接金屬2和金屬3.每種通孔都是獨立的層.7.鈍化開窗層.芯片頂層有較厚的絕緣層(glass層),但壓焊點處需開窗.完整的NMOS管版圖完整的PMOS