PMOS工藝制程技術(shù)簡(jiǎn)介

PMOS（Positive channel Metal Oxide Semiconductor，P 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體）工藝制程技術(shù)是最早出現(xiàn)的MOS 工藝制程技術(shù)，它出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代。早期的 PMOS 柵極是金屬鋁柵，MOSFET 的核心是金屬-氧化物-半導(dǎo)體，它們組成電容，形成電場(chǎng)，所以稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管。PMOS 是制作在n型襯底上的p溝道器件，采用鋁柵控制器件形成反型層溝道，溝道連通源極和漏極，使器件開(kāi)啟導(dǎo)通工作。PMOS 是電壓控制器件，依靠空穴導(dǎo)電工作。由于空穴的遷移率較低，所以PMOS 的速度很慢，最小的門(mén)延時(shí)也要80 ~ 100ns 。??

由于 PMOS 源漏離子擴(kuò)散后需要高達(dá)900°C的高溫工藝進(jìn)行退火激活，而鋁柵的熔點(diǎn)是660°C，不能承受900°C的高溫，所以 PMOS的鋁柵必須在源漏有源區(qū)形成之后再經(jīng)過(guò)一道光刻和刻蝕形成的，這就造成了形成源漏有源區(qū)與制造鋁柵需要兩次光刻步驟，這兩次光刻形成的圖形會(huì)存在套刻不齊的問(wèn)題。如圖1-2 所示為形成 PMOS 源漏有源區(qū)的工藝步驟，包括圖1-2a的光刻、圖1-2b的顯影、圖1-2c的刻蝕和圖1-2d的離子擴(kuò)散。N-sub（N-substrate）是n型襯底。圖1-3所示為形成PMOS 通孔和鋁柵的光刻和刻蝕。圖1-4所示為形成PMOS 鋁互連和鋁柵的光刻和刻蝕。圖1-5a 所示為形成 PMOS 鋁柵后的剖面圖，源漏有源區(qū)的邊界與鋁柵產(chǎn)生交疊或者間距問(wèn)題。當(dāng)源漏有源區(qū)與鋁柵套刻不齊時(shí)會(huì)造成器件尺寸誤差和電性參數(shù)誤差，也會(huì)造成器件無(wú)法形成溝道或者溝道中斷等問(wèn)題從而影響器件性能。為了解決這些問(wèn)題，在PMOS 版圖設(shè)計(jì)上采用鋁柵重疊設(shè)計(jì)，也就是鋁柵的版圖長(zhǎng)度要比PMOS的實(shí)際溝道要長(zhǎng)一些，這樣就造成鋁柵與源漏有源區(qū)產(chǎn)生重疊，如圖1-5b所示，這種鋁柵重疊設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致柵極寄生電容Cgs（鋁柵與源極的寄生電容）和Cgd（鋁柵與漏極的寄生電容）增大，另外也增加了柵極長(zhǎng)度，所以也會(huì)增加器件的尺寸，降低了集成電路的集成度。因?yàn)榧呻娐返募啥容^低，所以 PMOS工藝制程技術(shù)只能用于制作寄存器等中規(guī)模集成電路。

PMOS 是電壓控制器件，它的功耗很低，它非常適合應(yīng)用于邏輯運(yùn)算集成電路。但是PMOS 的速度很慢，所以PMOS 工藝集成電路主要應(yīng)用于手表和計(jì)算器等對(duì)速度要求非常低的領(lǐng)域。

圖1-6所示為1974年加德士半導(dǎo)體利用 PMOS設(shè)計(jì)的時(shí)鐘集成電路。