一種cmos集成電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種CMOS集成電路，該電路包括：非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS、對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS、非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS、對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS，其中，所述非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的柵極為N型多晶硅；所述對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的柵極為P型多晶硅；所述非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的柵極為P型多晶硅；所述對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的柵極為N型多晶硅。本發(fā)明提供的CMOS集成電路通過(guò)分別設(shè)置不同類(lèi)別的高壓MOS結(jié)構(gòu)的柵極材質(zhì)，解決了CMOS集成電路中存在的各類(lèi)別高壓MOS的閾值電壓不平衡問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種CMOS集成電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種CMOS集成電路。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，簡(jiǎn)稱(chēng)M0S)，按照其導(dǎo)電溝道類(lèi)型可以分為N溝道MOS (簡(jiǎn)稱(chēng)NM0S)和P溝道MOS(簡(jiǎn)稱(chēng)PM0S)。由MOS管構(gòu)成的集成電路稱(chēng)為MOS集成電路，而由PMOS管和NMOS管共同構(gòu)成的互補(bǔ)型集成電路即為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal OxideSemiconductor,簡(jiǎn)稱(chēng) CMOS)集成電路。
[0003]CMOS按照其工作電壓的高低可以分為低壓CMOS和高壓CM0S，其中高壓CMOS中集成的NMOS和PMOS可工作在12伏以上，稱(chēng)之為高壓NMOS和高壓PM0S。按照器件結(jié)構(gòu)分類(lèi)，高壓NMOS和高壓PMOS都包含非對(duì)稱(chēng)型和對(duì)稱(chēng)型兩種，其中，非對(duì)稱(chēng)型高壓N/PM0S的漏極可以承受高壓，對(duì)稱(chēng)型高壓N/PM0S的漏極和源極都可以承受高壓。也就是說(shuō)，高壓CMOS集成電路中通常都集成了非對(duì)稱(chēng)型高壓N/PM0S、對(duì)稱(chēng)型高壓N/PM0S共四種結(jié)構(gòu)的高壓M0S。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，高壓CMOS集成電路的結(jié)構(gòu)都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是上述四種結(jié)構(gòu)的高壓MOS的柵極都是N型重?fù)诫s的多晶硅材質(zhì)。然而，由于對(duì)稱(chēng)型高壓MOS與非對(duì)稱(chēng)型高壓MOS的結(jié)構(gòu)存在固然差異，從而導(dǎo)致了上述四種結(jié)構(gòu)的高壓MOS的閾值電壓出現(xiàn)不平衡，最典型的一種現(xiàn)象就是非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的閾值電壓比對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的閾值電壓大很多，非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的閾值電壓比對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的閾值電壓大很多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種CMOS集成電路，以解決現(xiàn)有CMOS集成電路中存在的各類(lèi)別高壓MOS的閾值電壓不平衡問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明提供一種CMOS集成電路，包括:
[0007]非對(duì)稱(chēng)型高壓NM0S、對(duì)稱(chēng)型高壓NM0S、非對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S、對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S，其中，
[0008]所述非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的柵極為N型多晶硅；
[0009]所述非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的柵極為P型多晶硅；
[0010]所述對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的柵極為N型多晶硅。
[0011]本發(fā)明提供的CMOS集成電路，依據(jù)N型多晶硅與P型多晶硅的功函數(shù)不同這一機(jī)理，通過(guò)非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的柵極采用N型多晶硅，對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的柵極采用P型多晶硅，可緩解非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS與對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS結(jié)構(gòu)閾值電壓的不平衡；通過(guò)非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的柵極采用P型多晶硅，對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的柵極采用N型多晶硅，可緩解非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS與對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS結(jié)構(gòu)閾值電壓的不平衡。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的CMOS集成電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的CMOS集成電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述CMOS集成電路，包括NMOS和PMOS。NMOS包括:非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOSll和對(duì)稱(chēng)型高壓NM0S12 ；PMOS包括:非對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S13和對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S14。其中，非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOSll的柵極為N型多晶硅；對(duì)稱(chēng)型高壓NM0S12的柵極為P型多晶硅；非對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S13的柵極為P型多晶硅；對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S14的柵極為N型多晶硅。
[0015]具體的，MOS的結(jié)構(gòu)可以包括柵氧化層、源(Source)、漏(Drain)、柵(Gate)和襯底，MOS的柵通常采用金屬或多晶硅結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，按照導(dǎo)電溝道的導(dǎo)電類(lèi)型，可以把MOS分類(lèi)為N溝道MOS (NMOS)和P溝道MOS (PMOS)，更進(jìn)一步的，按照導(dǎo)通的原理，又將MOS分為“耗盡型”和“增強(qiáng)型”兩種，具體的，本實(shí)施例中的MOS均可為增強(qiáng)型M0S。
[0016]實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)在半導(dǎo)體材料中摻入雜質(zhì)元素，可使其導(dǎo)電，相應(yīng)的，按照半導(dǎo)體的導(dǎo)電類(lèi)型，可將其分為N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。具體的，摻入了五族元素的半導(dǎo)體，為N型半導(dǎo)體，摻入了三族元素的半導(dǎo)體，為P型半導(dǎo)體。具體的，在本實(shí)施例中，所述N型多晶硅中摻入的雜質(zhì)元素可以包括磷原子、砷原子或者銻原子的多晶硅，可選的，摻雜濃度可以為I X 119?I X 10 23原子/每立方厘米。再具體的，所述P型多晶硅中摻入的雜質(zhì)元素可以為硼原子，可選的，摻雜濃度可以為I X 119?I X 10 23原子/每立方厘米。
[0017]再具體的，MOS的特性參數(shù)可以包括閾值電壓、工作電壓(特指漏源的工作電壓)等。其中，NMOS的閾值電壓和工作電壓為正值，PMOS的閾值電壓和工作電壓為負(fù)值，為了表述方便，本實(shí)施例中提及的閾值電壓和工作電壓均為絕對(duì)值。本實(shí)施例中，非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOSll與非對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S13的漏極最高工作電壓大于12伏，對(duì)稱(chēng)型高壓NM0S12與對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S14的源極和漏極的最高工作電壓都大于12伏。
[0018]為了更好的理解本實(shí)施例的方案，將本方案的原理介紹如下:當(dāng)其它物理結(jié)構(gòu)相同時(shí)，柵極采用P型多晶硅的NMOS的閾值電壓比柵極采用N型多晶硅的NMOS的閾值電壓更大，則基于此，本實(shí)施例中通過(guò)非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOSlI的柵極采用N型多晶硅，對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS12的柵極采用P型多晶硅，可緩解非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOSll與對(duì)稱(chēng)型高壓NM0S12結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致的閾值電壓的不平衡；當(dāng)其它物理結(jié)構(gòu)相同時(shí)，柵極采用P型多晶硅的PMOS的閾值電壓的絕對(duì)值比柵極采用N型多晶硅的PMOS的閾值電壓的絕對(duì)值更小，則基于此，本實(shí)施例中通過(guò)非對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S13的柵極采用P型多晶硅，對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S14的柵極采用N型多晶硅，可緩解非對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S13與對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S14結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致的閾值電壓的不平衡。
[0019]舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)本實(shí)施例中的某非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOSll與對(duì)稱(chēng)型NM0S12處于導(dǎo)通狀態(tài)，本實(shí)施例通過(guò)對(duì)非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOSll的柵極采用N型多晶硅來(lái)提高非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOSll的閾值電壓，通過(guò)對(duì)對(duì)稱(chēng)型高壓NM0S12的柵極采用P型多晶硅來(lái)降低對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS12的閾值電壓，從而彌補(bǔ)了非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS11與對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS12的閾值電壓差，平衡了這兩種NMOS結(jié)構(gòu)的閾值電壓。
[0020]再舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)本實(shí)施例中的某非對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S13與對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S14處于導(dǎo)通狀態(tài)，本實(shí)施例通過(guò)對(duì)非對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S13的柵極采用P型多晶硅來(lái)降低非對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S13的閾值電壓絕對(duì)值，通過(guò)對(duì)對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S14的柵極采用N型多晶硅來(lái)增大對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS14的閾值電壓，從而彌補(bǔ)了非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS13與對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS14的閾值電壓差，平衡了這兩種PMOS結(jié)構(gòu)的閾值電壓。
[0021]本實(shí)施例提供的CMOS集成電路，依據(jù)N型多晶硅與P型多晶硅的功函數(shù)不同這一機(jī)理，通過(guò)非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的柵極采用N型多晶硅，對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的柵極采用P型多晶硅，可緩解非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS與對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS結(jié)構(gòu)閾值電壓的不平衡；通過(guò)非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的柵極采用P型多晶硅，對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的柵極采用N型多晶硅，可緩解非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS與對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS結(jié)構(gòu)閾值電壓的不平衡。
[0022]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CMOS集成電路，其特征在于，包括: 非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS、對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS、非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS、對(duì)稱(chēng)型高壓PM0S，其中， 所述非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的柵極為N型多晶硅； 所述非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的柵極為P型多晶硅； 所述對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的柵極為N型多晶硅。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS集成電路，其特征在于，所述對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的柵極為P型多晶硅。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS集成電路，其特征在于，所述N型多晶硅為摻入了磷原子、砷原子或者銻原子的多晶硅。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的N型多晶硅，其特征在于，所述N型多晶硅的摻雜濃度為I X 119?I X 10 23原子/每立方厘米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS集成電路，其特征在于，所述P型多晶硅為摻入了硼原子的多晶娃。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的P型多晶硅，其特征在于，所述P型多晶硅的摻雜濃度為I X 119?I X 10 23原子/每立方厘米。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS集成電路，其特征在于，所述非對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS漏極的最高工作電壓大于12伏。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS集成電路，其特征在于，所述對(duì)稱(chēng)型高壓NMOS的源極和漏極的最高工作電壓大于12伏。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS集成電路，其特征在于，所述非對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS漏極的最高工作電壓大于12伏。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMOS集成電路，其特征在于，所述對(duì)稱(chēng)型高壓PMOS的源極和漏極的最高工作電壓大于12伏。
【文檔編號(hào)】H01L29/49GK105990344SQ201510090701
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月28日
【發(fā)明人】潘光燃, 文燕, 王焜, 高振杰, 石金成, 馬萬(wàn)里
【申請(qǐng)人】北大方正集團(tuán)有限公司, 深圳方正微電子有限公司