高性能70nm CMOS器件

首次在国内成功地制作了栅长为 70 nm的高性能 CMOS器件 .为了抑制 70 nm器件的短沟道效应同时提高它的驱动能力 ,采用了一些新的关键工艺技术 ,包括 3nm的氮化栅氧化介质 ,多晶硅双栅电极 ,采用重离子注入的超陡倒掺杂沟道剖面 ,锗预无定形注入加低能注入形成的超浅源漏延伸区 ,以及锗预无定形注入加特殊清洗处理制备薄的、低阻自对准硅化物等 . CMOS器件的最短的栅长 (即多晶硅栅条宽度 )只有 70 nm,其 NMOS的阈值电压、跨导和关态电流分别为 0 .2 8V、 490 m S/m和 0 .0 8n A/μm ;而 PMOS阈值电压、跨导和关态电流分别为- 0 .3V、 34 0 m S/m m和     

High Performance 70nm CMOS Devices

首次在国内成功地制作了栅长为70nm的高性能CMOS器件．为了抑制70nm器件的短沟道效应同时提高它的驱动能力,采用了一些新的关键工艺技术,包括3nm的氮化栅氧化介质,多晶硅双栅电极,采用重离子注入的超陡倒掺杂沟道剖面,锗预无定形注入加低能注入形成的超浅源漏延伸区,以及锗预无定形注入加特殊清洗处理制备薄的、低阻自对准硅化物等．CMOS器件的最短的栅长(即多晶硅栅条宽度)只有70nm,其NMOS的阈值电压、跨导和关态电流分别为0.28V、490mS/m和0.08nA／μm;而PMOS阈值电压、跨导和关态电流分别为－0.3V、340mS／mm和0.2nA／μm．并研制成功了100nm栅长的CMOS57级环形振荡器,其在1.5V、2V和3V电源电压下的延迟分别为23.5ps/级、17.5ps/级和12.5ps/级．     

高性能42nm栅长CMOS器件

研究了20～50nm CMOS器件结构及其关键工艺技术,采用这些创新性的工艺技术研制成功了高性能42nm栅长CMOS器件和48nm栅长的CMOS环形振荡器.在电源电压VDD为±1.5V下,NMOS和PMOS的饱和驱动电流Ion分别为745μA/μm和-530μA/μm,相应的关态漏电流Ioff分别为3.5nA/μm和-15nA/μm.NMOS的亚阈值斜率和DIBL分别为72mV/Dec和34mV/V,PMOS的亚阈值斜率和DIBL分别为82mV/Dec和57mV/V.栅长为48nm的CMOS 57级环形振荡器,在1.5V电源电压下每级延迟为19.9ps.     

高性能42nm栅长CMOS器件

研究了20～50nm CMOS器件结构及其关键工艺技术,采用这些创新性的工艺技术研制成功了高性能42nm栅长CMOS器件和48nm栅长的CMOS环形振荡器.在电源电压VDD为±1.5V下,NMOS和PMOS的饱和驱动电流Ion分别为745μA/μm和-530μA/μm,相应的关态漏电流Ioff分别为3.5nA/μm和-15nA/μm.NMOS的亚阈值斜率和DIBL分别为72mV/Dec和34mV/V,PMOS的亚阈值斜率和DIBL分别为82mV/Dec和57mV/V.栅长为48nm的CMOS 57级环形振荡器,在1.5V电源电压下每级延迟为19.9ps.     

具有应变沟道及EOT 1.2nm高性能栅长22nm CMOS器件

深入研究了亚30nm CMOS关键工艺技术，特别是提出了一种新的低成本的提高空穴迁移率的技术--Ge预非晶化S/D延伸区诱生沟道应变技术，它使栅长90nm pMOS空穴有效迁移率在0.6MV/cm电场下提高32%. 而且空穴有效迁移率的改善，随器件特征尺寸缩小而增强. 利用零阶劳厄线衍射的大角度会聚束电子衍射分析表明，在沟道区相应的压应变为-3.6%. 在集成技术优化的基础上，研制成功了高性能栅长22nm应变沟道CMOS器件及栅长27nm CMOS 32分频器电路（其中分别嵌入了57级/201级环形振荡器）, EOT为1.2nm,具有Ni自对准硅化物.     

具有应变沟道及EOT 1.2nm高性能栅长22nm CMOS器件

深入研究了亚30nm CMOS关键工艺技术,特别是提出了一种新的低成本的提高空穴迁移率的技术--Ge预非晶化S/D延伸区诱生沟道应变技术,它使栅长90nm pMOS空穴有效迁移率在0.6MV/cm电场下提高32%.而且空穴有效迁移率的改善,随器件特征尺寸缩小而增强.利用零阶劳厄线衍射的大角度会聚束电子衍射分析表明,在沟道区相应的压应变为-3.6%.在集成技术优化的基础上,研制成功了高性能栅长22nm应变沟道CMOS器件及栅长27nm CMOS 32分频器电路(其中分别嵌入了57级/201级环形振荡器),EOT为1.2nm,具有Ni自对准硅化物.     

具有应变沟道及EOT 1.2nm高性能栅长22nm CMOS器件

深入研究了亚30nm CMOS关键工艺技术,特别是提出了一种新的低成本的提高空穴迁移率的技术--Ge预非晶化S/D延伸区诱生沟道应变技术,它使栅长90nm pMOS空穴有效迁移率在0.6MV/cm电场下提高32%.而且空穴有效迁移率的改善,随器件特征尺寸缩小而增强.利用零阶劳厄线衍射的大角度会聚束电子衍射分析表明,在沟道区相应的压应变为-3.6%.在集成技术优化的基础上,研制成功了高性能栅长22nm应变沟道CMOS器件及栅长27nm CMOS 32分频器电路(其中分别嵌入了57级/201级环形振荡器),EOT为1.2nm,具有Ni自对准硅化物.     

薄膜全耗尽SOI CMOS器件和电路

对全耗尽SOI(FD SOI)CMOS器件和电路进行了研究,硅膜厚度为70nm.器件采用双多晶硅栅结构,即NMOS器件采用P+多晶硅栅,PMOS器件采用N+多晶硅栅,在轻沟道掺杂条件下,得到器件的阈值电压接近0.7V.为了减小源漏电阻以及防止在沟道边缘出现空洞(Voids),采用了注Ge硅化物工艺,源漏方块电阻约为5.2Ω/□.经过工艺流片,获得了性能良好的器件和电路.其中当工作电压为5V时,0.8μm 101级环振单级延迟为45ps.     

纳米CMOS器件中源/漏串联电阻栅长相关性研究

本文利用恒定迁移率、直接I_d-V_gs和Y函数三种方法对纳米CMOS器件中提取的源/漏串联电阻(R_sd)与器件栅长(L)相关性进行了研究。结果表明,采用恒迁移率方法得到的R_sd具有与栅长无关的特性,纳米小尺寸CMOS器件的R_sd值在14.3Ω～10.9Ω之间。直接I_d-V_gs和Y函数方法都得到了与L相关的R_sd值,误差分析发现从直接I_d-V_gs和Y函数两种方法中提取的R_sd对L依赖性与提取过程中的栅极电压导致有效沟道迁移率(μ_eff)降低有关,推导过程中忽略了这种影响,R_sd值叠加了一个与栅长相关的量。本文计算了这个叠加的误差值,并得到消除此误差值之后各个栅长器件的R_sd值。     

薄膜全耗尽SOICMOS器件和电路

对全耗尽 SOI(FD SOI) CMOS器件和电路进行了研究 ,硅膜厚度为 70 nm.器件采用双多晶硅栅结构 ,即NMOS器件采用 P+多晶硅栅 ,PMOS器件采用 N+多晶硅栅 ,在轻沟道掺杂条件下 ,得到器件的阈值电压接近0 .7V.为了减小源漏电阻以及防止在沟道边缘出现空洞 (V oids) ,采用了注 Ge硅化物工艺 ,源漏方块电阻约为5 .2Ω /□ .经过工艺流片 ,获得了性能良好的器件和电路 .其中当工作电压为 5 V时 ,0 .8μm 10 1级环振单级延迟为 45 ps     

采用CoSi2 SALICIDE结构CMOS/SOI器件辐照特性的实验研究

讨论了ＣｏＳｉ２ＳＡＬＩＣＩＤＥ结构对ＣＭＯＳ／ＳＯＩ器件和电路抗γ射线总剂量辐照特性的影响。通过与多晶硅栅器件对比进行的大量辐照实验表明,ＣｏＳｉ２ＳＡＬＩＣＩＤＥ结构不仅可以降低ＣＭＯＳ／ＳＯＩ电路的源漏寄生串联电阻和局域互连电阻,而且对ＳＯＩ器件的抗辐照特性也有明显的改进作用。     

全耗尽CMOS/SOI工艺

对全耗尽 CMOS/ SOI工艺进行了研究 ,成功地开发出成套全耗尽 CMOS/ SOI抗辐照工艺 .其关键工艺技术包括 :氮化 H2 - O2 合成薄栅氧、双栅和注 Ge硅化物等技术 .经过工艺投片 ,获得性能良好的抗辐照 CMOS/ SOI器件和电路 (包括 10 1级环振、2 0 0 0门门海阵列等 ) ,其中 ,n MOS:Vt=0 .7V,Vds=4 .5～ 5 .2 V,μeff=4 6 5 cm2 / (V· s) ,p MOS:Vt=- 0 .8V ,Vds=- 5～ - 6 .3V,μeff=2 6 4 cm2 / (V· s) .当工作电压为 5 V时 ,0 .8μm环振单级延迟为 4 5 ps     

Forming of Very Shallow Junction for S/D Extension in Deep Sub-Micron CMOS Devices

Very shallow junctions for S/D extension in deep sub\|micron CMOS devices are required to suppress the short channel effect as devices scaling down,and the surface concentrations ( N s) of these junctions need to be kept in a higher value to reduce the series resistance of the lightly doped drain structure.But it is very difficult for the conventional ion implantation to meet the requirement above.This article presents the results of forming very shallow and ultra\|shallow junctions used in 0.25 micron ...     

Forming of Very Shallow Junction for S/D Extension in Deep Sub-Micron CMOS Devices

Very shallow junctions for S/D extension in deep sub-micron CMOS devices are required to suppress the short channel effect as devices scaling down, and the surface concentrations (N,) of these junctions need to be kept in a higher value to reduce the series resistance of the lightly doped drain structure. But it is very difficult for the conventional ion implantation to meet the requirement above. This article presents the results of forming very shallow and ultrashallow junctions used in 0.25 micron and 0.10 micron CMOS devices respectively with low energy implantation (LEI) and pre-amorphization implantation plus low energy implantation (PAI+LEI). The LEI was performed on the modified normal ion-imptantor (IM-200M). Using LEI only the minimum junction depth,is 61nm for NMOS and 57nm for PMOS (Nsub=1×1018cm-3) respectively after 1000℃ RTA and both Ns are above 3×1019cm-3 While using Ge PAI+LEI,under the optimized processing condition,the junction depth of 58nm for NMOS and 42nm for PMOS are obtained,with the leakage current density being 4nA/cm2.     

一种高速电流型CMOS数模转换器设计

利用 Z参数噪声网络等效电路的分析方法 ,得到了用器件 Z参数表示的微波双极晶体管噪声参数的表达式 ,通过对微波低噪声双极晶体管的高频参数进行测试和分析 ,并把器件的网络参数和物理参数相结合 ,来对器件的最小噪声系数进行计算和分析 .     

高性能亚100nm栅长氮氧叠层栅介质难熔W/TiN金属栅电极CMOS器件

在国内首次将等效氧化层厚度为1.7nm的N/O叠层栅介质技术与W/TiN金属栅电极技术结合起来,用于栅长为亚100nm的金属栅CMOS器件的制备.为抑制短沟道效应并提高器件驱动能力,采用的关键技术主要包括:1.7nm N/O叠层栅介质,非CMP平坦化技术,T型难熔W/TiN金属叠层栅电极,新型重离子超陡倒掺杂沟道剖面技术以及双侧墙技术.成功地制备了具有良好的短沟道效应抑制能力和驱动能力的栅长为95nm的金属栅CMOS器件.在VDS=±1.5V,VGS=±1.8V下,nMOS和pMOS的饱和驱动电流分别为679和-327μA/μm.nMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为84.46mV/dec,34.76mV/V和0.26V.pMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为107.4mV/dec,54.46mV/V和0.27V.结果表明,这种结合技术可以完全消除B穿透现象和多晶硅耗尽效应,有效地降低栅隧穿漏电并提高器件可靠性.     

A High Performance Sub-100nm Nitride/Oxynitride Stack Gate Dielectric CMOS Device with Refractory W/TiN Metal Gates

在国内首次将等效氧化层厚度为1.7nm的N/O叠层栅介质技术与W/TiN金属栅电极技术结合起来,用于栅长为亚100nm的金属栅CMOS器件的制备.为抑制短沟道效应并提高器件驱动能力,采用的关键技术主要包括:1.7nm N/O叠层栅介质,非CMP平坦化技术,T型难熔W/TiN金属叠层栅电极,新型重离子超陡倒掺杂沟道剖面技术以及双侧墙技术.成功地制备了具有良好的短沟道效应抑制能力和驱动能力的栅长为95nm的金属栅CMOS器件.在VDS=±1.5V,VGS=±1.8V下,nMOS和pMOS的饱和驱动电流分别为679和-327μA/μm.nMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为84.46mV/dec,34.76mV/V和0.26V.pMOS的亚阈值斜率,DIBL因子以及阈值电压分别为107.4mV/dec,54.46mV/V和0.27V.结果表明,这种结合技术可以完全消除B穿透现象和多晶硅耗尽效应,有效地降低栅隧穿漏电并提高器件可靠性.