MOS集成電路結(jié)構(gòu)與制造技術(shù)

①制造結(jié)構(gòu)簡單，隔離方便。

②電路尺寸小、功耗低適于高密度集成。

③MOS管為雙向器件，設(shè)計靈活性高。

④具有動態(tài)工作獨特的能力。

⑤溫度特性好。其缺點是速度較低、驅(qū)動能力較弱。一般認(rèn)為MOS集成電路功耗低、集成度高，宜用作數(shù)字集成電路；雙極型集成電路則適用作高速數(shù)字和模擬電路。

按晶體管的溝道導(dǎo)電類型，可分為P溝MOSIC、N溝MOSIC以及將P溝和N溝MOS晶體管結(jié)合成一個電路單元的互補MOSIC，分別稱為PMOS 、NMOS和CMOS集成電路。隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，CMOS集成電路已成為集成電路的主流，工藝也日趨完善和復(fù)雜 ，由P阱或N阱CMOS發(fā)展到雙阱CMOS工藝。80年代又出現(xiàn)了集雙極型電路和互補金 屬-氧化物-半導(dǎo)體（CMOS）電路優(yōu)點的BiCMOS集成電路結(jié)構(gòu)。按柵極材料可分為鉛柵、硅柵、硅化物柵和難熔金屬（如鉬、鎢）柵等MOSIC，柵極尺寸已由微米進(jìn)入亞微米（0.5～1微米）和強亞微米（0.5微米以下）量級 。此外，還發(fā)展了不同的MOS集成電路結(jié)構(gòu)的MOSIC：如浮柵雪崩注入MOS（FAMOS）結(jié)構(gòu)，用于可擦寫只讀存貯器；擴(kuò)散自對準(zhǔn)MOS（DMOS）結(jié)構(gòu)和V型槽MOS結(jié)構(gòu)等，可滿足高速、高電壓要求。近年來發(fā)展了以藍(lán)寶石為絕緣襯底的CMOS結(jié)構(gòu)，具有抗輻照、功耗低和速度快等優(yōu)點。MOSIC廣泛用于計算機(jī)、通信、機(jī)電儀器、家電自動化、航空航天等領(lǐng)域，可使整機(jī)體積縮小、工作速度快、功能復(fù)雜、可靠性高、功耗低和成本便宜等。

60年代末、70年代初，我國在集成電路技術(shù)的研究上剛剛起步，只是對雙極型小規(guī)模集成電路開始進(jìn)行研制和少量生產(chǎn)。當(dāng)時,國外MOS電路發(fā)展很快，與雙極型電路相比，MOS集成電路具有電路簡單、功耗低、集成度高的優(yōu)勢，而國內(nèi)MOS集成電路技術(shù)的研究開發(fā)上還存在不少困難。一個困難是MOS器件很容易被靜電擊穿，有人形容說：“MOS、MOS，一摸就死”；另一個難點是MOS器件柵氧化層電荷不易控制，因而大大影響了MOS電路的可生產(chǎn)性與工作穩(wěn)定性。所以，大家對MOS集成電路的發(fā)展前途仍有很多疑慮。

在這樣的形勢下，半導(dǎo)體車間的徐葭生同志帶領(lǐng)十幾個中青年教師，從1970年開始，毅然投入了我國MOS集成電路研究開發(fā)與應(yīng)用推廣的事業(yè)。在當(dāng)時缺乏技術(shù)資料和工藝設(shè)備、生產(chǎn)條件十分落后的情況下，大家自力更生、團(tuán)結(jié)奮斗，從工藝和電路設(shè)計上解決了柵氧化層電荷與靜電損傷保護(hù)問題，為MOS集成電路在我國的發(fā)展掃清了技術(shù)障礙。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)研制成功了中小規(guī)模MOS數(shù)控系列電路，包括了計數(shù)器、寄存器、譯碼器及各種觸發(fā)器、門電路等，并進(jìn)行了小量生產(chǎn)。為了使這些電路得到推廣，他們還制作了頻率計、數(shù)碼顯示等多種應(yīng)用部件，到有關(guān)單位演示，幫助解決應(yīng)用中的技術(shù)問題。這樣，終于使MOS集成電路得到社會認(rèn)可。在此期間先后接產(chǎn)此數(shù)控系列電路的有，北京半導(dǎo)體器件五廠、前門器件廠、上海元件五廠、天津第一半導(dǎo)體廠、石家莊半導(dǎo)體器件廠、保定無線電二廠等。這些數(shù)控系列電路在相當(dāng)長一段時間內(nèi)成了不少半導(dǎo)體廠的主打產(chǎn)品。清華半導(dǎo)體車間除了派人傳授、推廣技術(shù)之外，還多次舉辦短訓(xùn)班，幫助這些企業(yè)培養(yǎng)生產(chǎn)技術(shù)骨干?？梢哉f，清華的半導(dǎo)體車間成為了我國MOS集成技術(shù)最早的發(fā)源地。

在成功開發(fā)、推廣中小規(guī)模MOS數(shù)控系列電路的基礎(chǔ)上，半導(dǎo)體車間又進(jìn)一步向中大規(guī)模MOS集成電路進(jìn)軍，先后研制成功050臺式計算機(jī)(器)全套電路，2240位96字符發(fā)生器和1KDRAM等多種大規(guī)模集成電路。從1970年開始直至1976年以后相當(dāng)長的時期內(nèi)，清華在國內(nèi)一直保持著MOS集成電路技術(shù)的最高水平。