集成电路技术：从制造到设计的全面解析
1. CMOS 制造与布局
1.1 CMOS 制造概述
上世纪 60 年代初，半导体制造工艺在得克萨斯州起步，1963 年，Frank Wanlass 为 CMOS 申请了专利。如今，我们日常生活中使用的电子设备里的集成电路（IC），都是通过半导体器件制造工艺生产出来的。这种工艺能在由半导体化合物（主要是硅）制成的晶圆上设计出各种简单和复杂的电子电路，广泛应用于微处理器、微控制器、数字逻辑电路等 IC 的开发中，具有低功耗、高封装密度和低噪声裕度的优点。
CMOS 可以通过多种工艺制造，如 N - 阱工艺、P - 阱工艺和双阱工艺。下面介绍使用 P - 衬底制造 CMOS 的 20 个步骤： 1. 取一个 P - 衬底。 2. 使用高纯度的氧气和氢气在约 1000°C 下进行氧化过程。 3. 涂上一层感光聚合物作为光刻胶层。 4. 通过 N - 阱掩膜将光刻胶暴露在紫外线下。 5. 用碱性或酸性溶液处理晶圆，去除部分光刻胶层。 6. 使用氢氟酸通过去除光刻胶形成的开口区域去除 SiO₂氧化层。 7. 剥离整个光刻胶层。 8. 通过离子注入或扩散过程形成 N - 阱。 9. 使用氢氟酸去除剩余的 SiO₂。 10. 使用化学气相沉积（CVD）工艺沉积一层非常薄的栅极氧化物。 11. 除了形成 nMOS 和 pMOS 栅极所需的两个小区域外，剥离其余层。 12. 在这一层上形成一个氧化层，带有两个用于形成 nMOS 和 pMOS 栅极端子的小区域。 13. 通过掩膜工艺，为 N - 扩散制作小间隙。扩散或离子注入