CMOS基本知识整理

以一个由PMOS 和NMOS 组成的反相器为例进行分析：

上图为一个反相器的版图，衬底为N型。从这幅图可以看出，或者存在潜在的几个信息

首先看版图中间上方注明了每个颜色区域代表的内容。红色为栅极-多晶硅(也可以为金属)，绿色为源漏区–扩散层，蓝色为互连线金属铝，背景色为Nx型衬底，白色虚线区域为P型填充，白色带X的小连接块为连接点，负责不同部分的导电。
整个区域上面为NMOS，下面PMOS，因为上面MOS的衬底为N型，下面的为P型。
我们可以看到上面NMOS的绿色区域，即源漏极的横向宽度比下面的宽的多。
为什么NMOS的源漏极宽度更大呢? 首先我们要保证NMOS和PMOS的在各自工作时具有相等的漏极电流,这样才能保证信号的跳转延迟t=RC相同. 为了达到这个目的, 我们首先了解漏极电流的表达式. 看上面倒数第二幅介绍载流子迁移率的图片,可知,P型衬底的迁移率为N型衬底的1/3~1/2; 倒数第一幅图可以看到漏极电流公式,其中参数VGS,VTH,Cox, L等对于NMOS和PMOS都是相等的,但是Un, W 是不同的.因为NMOS的衬底为P型半导体,所以其Un较小,同理, PMOS的Un 较大,所以为了使两者的积保持尽量相等,则对应的宽度W为前者大,后者小. 这就是解释了第一幅中的版图设计原理.

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