以金屬–氧化物–半導體(MOS)器件為基礎的積體電路。MOS積體電路中最常用的是由N–MOSFET和P–MOSFET串聯構成的CMOS積體電路。製造的工藝過程是在P形矽襯底擴散磷合金形成N阱,再用離子註入法形成溝道阻止層,在器件區域週邊用LOCOS(矽的局部氧化)工藝形成氧化膜,進行器件隔離。在器件區域形成數納米至數十納米的柵極氧化膜後,再澱積多晶矽層,刻蝕形成柵極佈線圖形。然後以柵極佈線為掩模,利用自對準技術形成源區和漏區。澱積較厚的絕緣膜後,形成接觸窗窗口,進行鋁佈線。

MOS倒相器

  當用MOSFET技術制造集成電路時,與雙極型集成電路相比,MOS集成電路的特點是:①在結構上是表面器件,不需埋層和外延生長,器件的隔離比較容易,從而結構、工藝簡單,占用面積小。②MOS場效應管(MOSFET)為雙向器件(源、漏結構對稱),又有多晶矽作為一層佈線層。佈線方便,設計靈活,版圖占面積小。③倒相器的負載可用MOSFET來代替電阻元件。由於MOSFET占的面積比電阻小,所占襯底的面積也小。此外,用MOSFET作為負載,有效電阻值大,可制成低功耗的電路,更適宜於高密度集成。④MOS集成電路具有動態工作獨特的能力。⑤MOS場效應管是多子器件,溫度特性好。但矽MOS集成電路的速度還比不上ECL等高速雙極集成電路。一般MOS集成電路的功耗低,集成度高,宜於數字應用;雙極型集成電路則適用於高速數字和模擬方面。

  為提高集成電路的集成度,必須在減小各個器件占有襯底面積的同時,盡可能地減小發熱量以便於封裝。從這一角度考慮,采用MOSFET技術制造集成電路是主流方向。另外,與電流驅動雙極型器件相比,MOSFET容易受到負載容量的影響。從而,對工作速度要求高的集成電路,常采用雙極型器件或GaAsMOSFET;而對存儲器等集成度要求高的集成電路,常用MOSFET。

  邏輯電路的基本電路是倒相器電路,它由驅動MOSFET和負載構成。在MOS倒相器電路中,幾乎都不用電阻作為負載,而用MOSFET作為負載。根據負載的不同,MOS倒相器可分為三類,如圖所示。a為EE倒相器電路。負載FET、驅動FET均由PMOS增強型(柵極與源極之間的電壓為0伏時,晶體管處於截止狀態)FET構成。b為ED倒相器電路。負載FET采用NMOS耗盡型(柵極與源極之向的電壓為0伏時,晶體管處於導通狀態)FET;驅動FET采用NMOS增強型FET。c為CMOS倒相器電路。由增強型PMOSFET和增強型NMOSFET串聯構成。負載FET和驅動FET沒有區別。