第2三章集成电路中的元器件.ppt

模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;;;;;;;从65纳米到45纳米 必须找到新的high-K材料 ○ 在45纳米以前,使用的二氧化硅做为制造晶体管栅介质的材料, 通过压缩其厚度以维持栅级的电容进而持续改善晶体管效能。 ○在65纳米制程工艺下，Intel公司已经将晶体管二氧化硅栅介质的厚度压缩至与五层原子的厚度相当。 65纳米已经达到了这种传统材料的极限。 ;寄生电容  寄生电容是在集成电路内部，由于ILD(Inter Layer Dielectrics，层间电介质)的存在，导线之间就不可避免地存在电容，称之为寄生电容（分布电容）。 随着工艺制程的提高，单位面积里的导线越来越多，连线间的间距变小，连线间的耦合电容变得显著，寄生电容产生的串绕和延时增加等一系列问题更加突出。 寄生电容不仅影响芯片的速度，也对工作可靠性构成严重威胁。;;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学; ;不同材料的方块电阻 (针对0.25umCMOS工艺) 材料 方块电阻(Ω/□) n+、 p+扩散层 50~150 n+、 p+扩散层 （有硅化物 ） 3~5 N阱 1000 ~1500 多晶硅（Poly电阻） 150~200 多晶硅（有硅化物 ） 4~5 金属 0.05~0.1;寄生电阻  由于集成电路的尺寸愈来愈小、电路愈来愈密，同时工作频率愈来愈快，芯片内电路的寄生电阻效应和寄生电容效应也就愈来愈严重，进而使频率无法再提升，这种情况称之为阻容延迟（又叫阻容迟滞，RC延时,RC Delay），RC延时不仅阻碍频率成长，同时也会增加电路的无用功的功耗。; 寄生电阻的问题来自于线路本身的电阻性，如果可以用电阻值更低的材质，寄生电阻的问题就可以缓解。 目前集成电路业界已经采用铜互联技术来代替铝互连技术，由于铜比铝有更好的导电率，电阻较低，单纯采用铜来代替铝作为互联材料可以降低RC 大约40%。;模拟集成电子学;模拟集成电子学;;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;;模拟集成电子学;模拟集成电子学;NMOS结构 的立体结构;PMOS管结构; 目前，SMIC（中芯国际）的40nm工艺，包括三种阈电压的MOS管（即1.1V、1.8V和2.5V），1P10M，采用Low-k (2.7)的铜互连。;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;集成电路中的器件模型;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;MOS和双极型器件性能比较;;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;模拟集成电子学;