在學(xué)習(xí)MOS特性前，需要對(duì)器件物理中的一些基礎(chǔ)特性進(jìn)行了解：

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) ：由熱運(yùn)動(dòng)引起的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，一般由高濃度向低濃度轉(zhuǎn)移，直到均勻分布。

漂移運(yùn)動(dòng) ：電場作用下載流子的單向運(yùn)動(dòng)。

PN結(jié)概念（以硅載體為例）：

• P型硅中多子為空穴，少子為電子；N型硅中多子為電子，少子為空穴；
• P型硅和N型硅相互接觸形成一個(gè)結(jié)，由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)（P型硅中的空穴轉(zhuǎn)移到N型硅中，這部分空穴對(duì)于N型硅而言是過量少子；同理N型硅中的電子轉(zhuǎn)移到P型硅中，這部分電子對(duì)于P型硅而言是過量少子）導(dǎo)致的過量少子會(huì)形成一個(gè)電勢差，并產(chǎn)生電場。
• 由于電場的存在，載流子會(huì)發(fā)生漂移運(yùn)動(dòng)，P型硅中的空穴被吸引到電位為負(fù)的P結(jié)處，N型硅中的電子被吸引到電位為正的N結(jié)處。這樣，當(dāng)漂移電流和擴(kuò)散電流大小相等，方向相反時(shí)就建立了平衡的PN結(jié)。此時(shí)的PN結(jié)電壓稱為內(nèi)建電勢差，或接觸電壓。
• 由于內(nèi)在電場，進(jìn)入該區(qū)域的載流子必然會(huì)加速通過，所以該區(qū)域內(nèi)電子和空穴都很稀少，又稱耗盡層、勢壘區(qū)、空間電荷區(qū)、阻擋層。

MOS簡介

1、常見MOS符號(hào)

區(qū)分PMOS和NMOS：小箭頭方向表示電流方向（也是PN結(jié)方向），PMOS是電流流進(jìn)器件，NMOS是電流流出器件。

2、常見MOS剖面結(jié)構(gòu)

上圖是NMOS(左)和PMOS(右)的剖面結(jié)構(gòu)，低壓的MOS一般是一個(gè)四端器件，常規(guī)的CMOS工藝都是制作在P-substrate上，且器件是對(duì)稱的，源漏可以互換。（隔離管和中高壓管結(jié)構(gòu)特殊，之后會(huì)做介紹）

對(duì)于上圖可以看出襯底B的電位對(duì)器件特性有很大影響，正常使用時(shí)，必須保證源/漏結(jié)的二極管反偏，所以NMOS的襯底必須接低電位，PMOS的襯底B必須接高電位，否則都會(huì)有對(duì)襯底的漏電。

Q&A：為什么CMOS工藝中的基底大多都是P型，而不是N型？

• 設(shè)計(jì)角度：（設(shè)計(jì)簡單）

在N溝道中參與導(dǎo)電的是電子，而在P溝道中參與導(dǎo)電的是空穴，在單位電場強(qiáng)度下電子的遷移率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空穴的遷移率，即N溝道的導(dǎo)電性能要比P溝道的導(dǎo)電性能好。因此N溝道場效應(yīng)管的導(dǎo)通速度或工作頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于P溝道場效應(yīng)管。

另外如果基底是P型，為保證源/漏結(jié)反偏，P-sub只用接到GND就可以，而如果基底是N型，N-sub必須接到系統(tǒng)的最高電位，而在SOC中常會(huì)用到不同的源，1.8V、3.3V、5V等，無法保證某些情況下最高的源被使用到，會(huì)比較麻煩。

• 工藝角度：（成本便宜）

P型半導(dǎo)體是在單晶硅（或鍺）中參入微量的三價(jià)元素，如：硼、銦、鎵或鋁等；N型半導(dǎo)體是在單晶硅（或鍺）中參入微量的五價(jià)元素，如：磷、銻、砷等。P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體，在材料成本方面應(yīng)該差別不是很大，但要把它做成一個(gè)電子產(chǎn)品，在生產(chǎn)工藝方面會(huì)存在很大的差異。

例如，用本征鍺材料制作PNP晶體管相對(duì)于用本征鍺材料制作NPN晶體管容易很多，因?yàn)殂熍c鍺比較容易結(jié)合（擴(kuò)散）；同樣，用本征硅材料制作NPN晶體管，相對(duì)于用本征硅材料制作PNP管要容易很多。

MOS工藝制程

1）氧化

在硅晶圓的表面氧化生長一層SiO2 ;氧化物的厚度用tox表示; SiO2是絕緣層，起隔離保護(hù)作用；SiO2有56%生長在表面，44%生長在表面之下；

2）擴(kuò)散

一種雜質(zhì)原子由材料表面向材料內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的過程。一般在指定區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散，以達(dá)到改變材料導(dǎo)電類型和電學(xué)性質(zhì)的目的。

3）離子注入

是特殊摻雜物的離子由電場加速至很高的速度并注入半導(dǎo)體材料中的工藝。與擴(kuò)散一樣，目的都是讓雜質(zhì)摻進(jìn)半導(dǎo)體材料內(nèi)。

注入后去除光刻膠再高溫氧化和擴(kuò)散，使注入離子進(jìn)入P-sub形成n阱。

4）光刻

光刻的基本單元是光刻膠材料和光掩模；光刻膠材料分為正性和負(fù)性兩種，正性光刻膠紫外光無法穿透，用來制作有圖形存在區(qū)域的掩模版，紫外線下曝光的區(qū)域會(huì)被去除；負(fù)性光刻膠紫外光可以穿透，用來制作無圖形存在區(qū)域的掩模版，紫外線下未曝光的區(qū)域會(huì)被去除；

5）沉積

可以在硅片上生長各種導(dǎo)電薄膜層、半導(dǎo)體薄膜和絕緣薄膜層。

6）刻蝕

刻蝕是出去被暴露材料（未保護(hù)）的工藝?？涛g存在不完整性，會(huì)在側(cè)邊有側(cè)凹效應(yīng)。