第二章CMOSIC工艺ppt课件.ppt

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1、第二章CMOSIC工艺及其寄生效应第一节CMOSIC的工艺集成及其基本单元第二节CMOSIC中的寄生效应器件的制备工艺第一节CMOSIC的工艺集成阱和器件的隔离工艺栅的制备源漏的形成金属化/互连CMOSIC的主要工艺步骤前端工艺后端工艺阱的种类和制备工艺制备阱的原因：需要在同一衬底上制备p和n两种类型的MOSFET单阱工艺n阱nMOSpMOSp阱pMOSnMOSnp双阱工艺nMOSpMOS器件之间的隔离使寄生的场区晶体管的阈值电压提高，不易开启局部场氧隔离LOCOS会产生鸟嘴，费面积存在窄沟效应浅槽隔

2、离STI无鸟嘴CMP工艺N阱CMOS工艺流程CMOS反相器的版图电路设计和工艺之间的界面设计规则DesignruleDual-WellTrench-IsolatedCMOSProcess现代CMOS工艺VDDGNDNMOS(2/.24=8/1)PMOS(4/.24=16/1)metal2metal1polysiliconInOutmetal1-polyviametal2-metal1viametal1-diffviapfetnfetpdifndif浅沟槽隔离，双阱工艺，非均匀沟道掺杂，n+/p+两种硅

3、栅，极浅的源、漏延伸区，硅化物自对准栅-源-漏结构，多层铜互连CMOS中的双层多晶硅电容capacitorCMOS中的电阻Resistor100nmCMOS100nmCMOS结构传统器件结构关键减小短沟效应、减少寄生效应，提高器件性能浅结隔离STIShallowtrenchisolation替代局部场氧化LOCOSLocalizedoxidationisolation100nmCMOS器件的主要参数栅结构问题：超薄栅介质的质量与可靠性多晶硅栅电极的电阻率双掺杂多晶硅栅中的硼扩散多晶硅耗尽效应采用氮化的

4、SiO2提高可靠性抑制硼扩散采用多晶硅/硅化物复合结构降低多晶硅栅电极的电阻率沟道掺杂作用：减少短沟效应提高寄生效应，降低寄生参数沟道杂质分布Retrograde型沟道掺杂：产生杂质的纵向非均匀分布，减弱栅控耗尽层厚度对阈值电压的影响。Halo掺杂：使杂质沿沟道的横向非均匀分布，进一步短沟效应。源漏结构作用：降低短沟效应，希望浅结降低寄生电阻，要求好的欧姆接触困难：传统工艺难以同时满足上述要求方法：硅化物－－降低接触电阻超浅结－－抑制短沟效应扩展结构－同时满足要求Halo结构－抑制短沟效应源漏结构第二

5、节CMOSIC中的寄生效应场区寄生MOS晶体管体硅CMOS中的寄生双极晶体管MOSFET中的寄生电阻MOSFET中的寄生电容互联引线中的寄生效应场区寄生MOS晶体管体硅CMOS中的寄生双极晶体管体硅CMOS中的闩锁效应latchup用保护环抑制闩锁效应源漏区寄生电阻MOSFET中的寄生电容互联引线中的寄生效应连线存在着寄生电阻、电容和电感。由于金属的电阻率是基本不变的，这将导致按比例缩小后电路内连线的电阻增大。芯片面积增大使连线长度增加，连线RC延迟影响加大。连线寄生效应对电路可靠性和速度带来影响。

6、随着工作频率的增加，电感效应将增加，为此需要增加新的金属或接地层来屏蔽电感。随着电源电压的减小，时钟和信号引线层的串扰成为一个重要问题集成电路中的互连分类全局互连（global)中间互连(intermediate)为功能模块之间的时钟和信号提供互连引线的，其长度常常达芯片周长的二分之一，通常位于互连引线层的最上一层或二层.为功能模块内的时钟信号等传输距离较长的信号提供互连的，其典型长度为3~4mm局域互连(local)为一个执行单元或功能模块内的栅和晶体管提供互连，通常位于互连金属引线层的第一及第二层

7、内是主要的互连延迟因素，要采用宽的尺寸设计以尽可能减小互连延迟。全局互连（global)很长为了减小互连延迟、提高集成度，其引线尺寸较局域互连线要宽和高中间互连相对较长互连延迟很小，通常选择很细的尺寸设计（特征尺寸）局域互连很短从0.25微米、0.15微米，到0.1微米，其所需的互连引线层数从4层、6层，增加到8层，引入lowK介质材料和Cu互连技术的发展LWHR=LHWSheetResistanceRR1R2==LA=Material(-m)Silver(Ag)1.6x10-8Copp

8、er(Cu)1.7x10-8Gold(Au)2.2x10-8Aluminum(Al)2.7x10-8Tungsten(W)5.5x10-8MaterialSheetRes.(/)n,pwelldiffusion1000to1500n+,p+diffusion50to150n+,p+diffusionwithsilicide3to5polysilicon150to200polysiliconwithsilicide4to5Aluminum0.05to0