教學課件PPT寄生效應與SOI工藝.ppt

集成電路原理與設計,集成電路制作工藝：寄生效應和soi工藝,2,第二章 集成電路制作工藝,2.1.1 集成電路加工的基本操作 2.1.2 mos結(jié)構和分類 2.2.1 n阱cmos工藝 2.2.2 深亞微米cmos工藝 2.3.1 cmos ic中的寄生效應 2.3.2 soi工藝 2.3.3 cmos版圖設計規(guī)則,3,體硅cmos中的閂鎖效應,4,閂鎖效應:等效電路,q1,q2,q3,q4,vout,vout,rw,rs,5,防止閂鎖效應的措施,減小阱區(qū)和襯底的寄生電阻 降低寄生雙極晶體管的增益 使襯底加反向偏壓 加保護環(huán) 用外延襯底 采用soicmos技術,6,抑制閂鎖效應：,1、減小寄生電阻 2、降低寄生晶體管增益 3、襯底加反向偏壓,7,4、保護環(huán),8,5、外延襯底,9,第二章 集成電路制作工藝,2.1.1 集成電路加工的基本操作 2.1.2 mos結(jié)構和分類 2.2.1 n阱cmos工藝 2.2.2 深亞微米cmos工藝 2.3.1 cmos ic中的寄生效應 2.3.2 soi工藝 2.3.3 cmos版圖設計規(guī)則,10,2.3.2 soi cmos基本工藝,soi結(jié)構 soi工藝 soi優(yōu)點,11,soi cmos結(jié)構,1. 體區(qū)和襯底隔離。體電位是浮空會引起浮體效應。需專門設計體區(qū)的引出端。 2. 襯底相對溝道區(qū)也相當于一個mos結(jié)構，因此也把soi mosfet 的襯底又叫做背柵, 是五端器件 。,12,soi mosfet的性能,厚膜器件 tsi2xdm。背柵對mosfet性能基本沒有影響，和體硅mos器件基本相同 薄膜器件 tsixdm。在柵電壓的作用下可以使頂層硅膜全部耗盡 可以通過減薄硅膜抑制短溝道效應,13,形成soi 硅片的基本工藝 (1),注氧隔離技術（simox） 通過高能量、大劑量注氧在硅中形成埋氧化層. o+的劑量在1.81018cm-2左右；能量200kev 埋氧化層把原始硅片分成2部分，上面的薄層硅用來做器件，下面是硅襯底,14,形成soi 硅片的基本工藝 (2),鍵合減薄技術（be） 把2個生長了氧化層的硅片鍵合在一起，兩個氧化層通過鍵合粘在一起成為埋氧化層 其中一個硅片腐蝕拋光減薄成為做器件的薄硅膜，另一個硅片作為支撐的襯底,15,形成soi 硅片的基本工藝 (3),智能剝離技術（smart cut） 解決了如何用鍵合技術形成薄膜soi材料 可以形成高質(zhì)量的薄硅膜soi材料,16,17,基于臺面隔離的soi cmos基本工藝流程,18,19,soi cmos的優(yōu)越性,每個器件都被氧化層包圍，完全與周圍的器件隔離，從根本上消除了閂鎖效應； 減小了pn結(jié)電容和互連線寄生電容 不用做阱，簡化工藝，減小面積 極大減小了源、漏區(qū)pn結(jié)面積，從而減小了pn結(jié)泄漏電流 有利于抑制短溝效應； 有很好的抗幅照性能； 實現(xiàn)三維立體集成。,20,soi技術實現(xiàn)三維立體集成,21,soi cmos反相器結(jié)構,22,soi 與體硅cmos性能比較,23,第二章 集成電路制作工藝,2.1.1 集成電路加工的基本操作 2.1.2 mos結(jié)構和分類 2.2.1 n阱cmos工藝 2.2.2 深亞微米cmos工藝 2.3.1 cmos ic中的寄生效應 2.3.2 soi工藝 2.3.3 cmos版圖設計規(guī)則,24,版圖設計規(guī)則的兩種形式,微米規(guī)則直接以微米為單位給出各種圖形尺寸的要求 靈活性大，更能針對實際工藝水平；缺點是通用性差 規(guī)則以為單位給出各種圖形尺寸的相對值 是工藝中能實現(xiàn)的最小尺寸，一般是用套刻間距作為值，或者取柵長的一半為 最大優(yōu)點是通用性強，適合cmos按比例縮小的發(fā)展規(guī)律,25,版圖設計規(guī)則示意圖,三種尺寸限制： 1）各層圖形的最小尺寸 2）同一層