MOS器件的發(fā)展及各項(xiàng)技術(shù)的分析與介紹

　　隨著集成電路工藝制程技術(shù)的不斷發(fā)展，為了提高集成電路的集成度，同時(shí)提升器件的工作速度和降低它的功耗，MOS器件的特征尺寸不斷縮小，MOS器件面臨一系列的挑戰(zhàn)。例如短溝道效應(yīng)（Short Channel Effect - SCE），熱載流子注入效應(yīng)（Hot Carrier Inject - HCI）和柵氧化層漏電等問題。為了克服這些挑戰(zhàn)，半導(dǎo)體業(yè)界不斷開發(fā)出一系列的先進(jìn)工藝技術(shù)，例如多晶硅柵、源漏離子注入自對準(zhǔn)、LDD離子注入、polycide、Salicide、SRD、應(yīng)變硅和HKMG技術(shù)。另外，晶體管也從MOSFET演變?yōu)镕D-SOI、Bulk FinFET和SOI FinFET。

　　1.1鋁柵MOS管

　　MOS誕生之初，柵極材料采用金屬導(dǎo)體材料鋁，因?yàn)殇X具有非常低的電阻，它不會與氧化物發(fā)生反應(yīng)，并且它的穩(wěn)定性非常好。柵介質(zhì)材料采用SiO2，因?yàn)镾iO2可以與硅襯底形成非常理想的Si-SiO2界面。如圖1.13（a）所示，是最初鋁柵的MOS管結(jié)構(gòu)圖。

　　1.2多晶硅柵MOS管

　　隨著MOS器件的特征尺寸不斷縮小，鋁柵與源漏擴(kuò)散區(qū)的套刻不準(zhǔn)問題變得越來越嚴(yán)重，源漏與柵重疊設(shè)計(jì)導(dǎo)致，源漏與柵之間的寄生電容越來越嚴(yán)重，半導(dǎo)體業(yè)界利用多晶硅柵代替鋁柵。多晶硅柵具有三方面的優(yōu)點(diǎn)：第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不但多晶硅與硅工藝兼容，而且多晶硅可以耐高溫退火，高溫退火是離子注入的要求；第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是多晶硅柵是在源漏離子注入之前形成的，源漏離子注入時(shí)，多晶硅柵可以作為遮蔽層，所以離子只會注入多晶硅柵兩側(cè)，所以源漏擴(kuò)散區(qū)與多晶硅柵是自對準(zhǔn)的；第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以通過摻雜N型和P型雜質(zhì)來改變其功函數(shù)，從而調(diào)節(jié)器件的閾值電壓。因?yàn)镸OS器件的閾值電壓由襯底材料和柵材料功函數(shù)的差異決定的，多晶硅很好地解決了CMOS技術(shù)中的NMOS和PMOS閾值電壓的調(diào)節(jié)問題。如圖1.13（b）所示，是多晶硅柵的MOS管結(jié)構(gòu)圖。