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《CMOS集成電路閂鎖效應(yīng)》出版社和出版日期：本書由機械工業(yè)出版社負(fù)責(zé)出版，將于2020年3月下旬面市。請同學(xué)們隨時關(guān)注EETOP創(chuàng)芯大講堂，將為大家提供優(yōu)惠購買渠道及免費閱讀機會。相關(guān)咨詢添加微信:ssywtt

內(nèi)容簡述：

主要介紹集成電路工藝制程技術(shù)的發(fā)展過程，集成電路工藝制造技術(shù)從最初的BJT工藝制造技術(shù)發(fā)展到CMOS工藝制造技術(shù)，同時器件也從最初的BJT發(fā)展的MOSFET。由于體CMOS集成電路中所固有的寄生NPN和寄生PNP會組成的電路，它在一定的條件下被觸發(fā)而形成低阻通路，從而產(chǎn)生大電流，并且由于正反饋電路的存在而形成閂鎖，導(dǎo)致CMOS集成電路無法正常工作，甚至燒毀芯片，通常把該現(xiàn)象稱為閂鎖效應(yīng)。

閂鎖效應(yīng)存在于體CMOS集成電路中，它一直是CMOS集成電路可靠性的一個潛在的嚴(yán)重問題，隨著CMOS工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝技術(shù)日趨先進，器件的特征尺寸越來越小，并且器件間的間距也越來越小，集成電路的器件密度越來越大，集成電路的閂鎖效應(yīng)變得越來越嚴(yán)重集成電路，特別是在IO電路中。

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本章側(cè)重介紹閂鎖效應(yīng)出現(xiàn)的背景和概況。

第一章：引言

1.1 閂鎖效應(yīng)概述

1.1.1閂鎖效應(yīng)出現(xiàn)的背景

1.1.2閂鎖效應(yīng)簡述

1.2 閂鎖效應(yīng)概況

1.3 小結(jié)

1.1閂鎖效應(yīng)概述

1.1.1 閂鎖效應(yīng)出現(xiàn)的背景[1]

最早出現(xiàn)的集成電路工藝技術(shù)是雙極型工藝技術(shù)，它也是最早應(yīng)用于實際生產(chǎn)的集成電路工藝技術(shù)。隨著微電子工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝技術(shù)日趨先進，其后又相繼出現(xiàn)了PMOS、NMOS、CMOS、BiCMOS和BCD等工藝技術(shù)。

1947年，貝爾實驗室的Bardeen、Shockley和BrattAIn發(fā)明了第一只點接觸晶體管。1949年，貝爾實驗室的Shcokley提出pn結(jié)和雙極型晶體管理論。1951年，貝爾實驗室制造出第一只鍺雙極型晶體管。1956年，德州儀器制造出第一只硅雙極型晶體管。1958年，基爾比和諾伊斯兩人各自獨立發(fā)明了集成電路。1961年，美國空軍先后在計算機及民兵導(dǎo)彈中使用雙極型集成電路。1970年，硅平面工藝技術(shù)成熟，雙極型集成電路開始大批量生產(chǎn)。

由于雙極型工藝技術(shù)制造流程簡單、制造成本低和成品率高，另外在電路性能方面它具有高速度、高跨導(dǎo)、低噪聲、高模擬精度和強電流驅(qū)動能力等方面的優(yōu)勢，它一直受到設(shè)計人員的青睞，在高速電路、模擬電路和功率電路中占主導(dǎo)地位，但是它的缺點是集成度低和功耗大，其縱向(結(jié)深)尺寸無法跟隨橫向尺寸成比例縮小，所以在VLSI(超大規(guī)模集成電路)中受到很大限制，在20世紀(jì)70年代之前集成電路基本是雙極型工藝集成電路。20世紀(jì)70年代，NMOS和CMOS工藝集成電路開始在邏輯運算領(lǐng)域逐步取代雙極型工藝集成電路的統(tǒng)治地位，但是在模擬器件和大功率器件等領(lǐng)域雙極型工藝集成電路依然占據(jù)重要的地位。圖1-1所示的是雙極型工藝集成電路剖面圖。VNPN是縱向NPN (Vertical NPN)，LPNP是橫向PNP（Lateral PNP），n+是n型重?fù)诫s有源區(qū) ，P+是p型重?fù)诫s有源區(qū)，P-Base是p型基區(qū)，NBL（N+ Buried Layer）是n型埋層，P-sub（P-substrate）是p型襯底，N-EPI（N-Epitaxial）是n型外延層。

1930年，Lilienfeld [2]和Heil[3]提出MOSFET晶體管結(jié)構(gòu)，但是由于柵氧化層存在固定和可移動的正電荷，所以一直沒能制造成功MOSFET晶體管，直到20世紀(jì)60~70年代，半導(dǎo)體業(yè)界才在柵氧化層工藝上有所突破，NMOS和PMOS工藝技術(shù)才相繼出現(xiàn)。早期的PMOS和NMOS的柵極都是金屬鋁柵，MOSFET的核心是金屬-氧化物-半導(dǎo)體，它們組成電容，通過柵極形成縱向電場控制器件，所以稱為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。PMOS是制造在n型襯底上的p溝道器件，NMOS是制造在p型襯底上的n溝道器件，它們都是采用鋁柵控制器件形成反型層溝道，溝道連通源極和漏極，使器件導(dǎo)通工作。它們都是電壓控制器件，PMOS依靠空穴導(dǎo)電工作，NMOS依靠電子導(dǎo)電工作。圖1-2所示的是NMOS和PMOS晶體管剖面圖，N-sub（N-substrate）是n型襯底。圖1-3所示的是利用NMOS和電阻負(fù)載設(shè)計的邏輯門電路。