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随着晶体管特征尺寸的缩小,版图依赖导致的器件性能不确定性,逐渐成为阻碍器件尺寸的进一步缩小的障碍。这一点在采用了工艺致应变技术的MOSFETs器件中表现得尤为显著,因为沟道应力对器件性能有十分重要的作用,而工艺致应变的特点是可以单独处理单个晶体管,器件的版图设计可以直接影响其应变机构的形态,如破坏其应变源,或限制应变机构的形态和作用范围等,进而影响器件性能。器件性能的版图依赖已经得到了业界越来越多的重视和研究。本文对器件版图依赖的研究,为亚lOOnm CMOS器件的版图设计规则的制订提供了全面的数据,为应变硅MOSFETs的建模提供了重要依据。
Intel单轴应变硅技术对NMOS和PMOS分别采用氮化硅覆盖层和eSiGe技术引入应力,两者的工艺流程有很大差别,本文使用ISE TCAD工具,通过工艺模拟和器件模拟,研究和比较了采用Intel单轴应变硅技术的n、p沟MOSFETs的特性对晶体管的版图依赖关系,全面考虑了来自工艺等多方面的影响,详细研究了如下三个参数在Intel应变硅技术中的影响:
1、栅极与浅槽隔离之间的距离-Lgs参数。
2、相邻栅极之间的距离-Lgg参数。
3、栅极与接触孔之间的距离-Lgc参数。
文章研究了这三个参数对器件内部应力分布的调整,以及由此带来的对MOSFETs的掺杂和传输特性、转移特性的影响,得到了MOSFETs的饱和电流、阈值电压和亚阈值斜率相对于Lgs、Lgg和Lgc参数的曲线,并对其作出了合理的解释。
当源漏端的STI、相邻栅极和接触孔位置不对称时,MOSFETs的特性对其不对称的版图布局也会有一些独特的依赖关系,例如源区和漏区的接触孔位置对NMOS饱和电流值的不同影响,本文也进行了探讨。