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半导体或芯片的90nm、65nm 、0.25um、0.18um等是IC工艺先进水平的主要指标。这些数字表示制作半导体或芯片的技术节点(technologynode),也称作工艺节点。IC生产工艺可达到的最小导线宽度,实际物理意义有“半节距”、“物理栅长”、“制程线宽”等。线宽越小, 集成的元件就越多,在同一面积上就可以集成更多电路单元,同时功耗也越低。但是随着线宽缩小,需要的工艺设备越来越复杂,设计难度也增加,相应增加了成本,这方面需要综合考虑。
半导体业界通常使用“半节距”、“物理栅长(MOS管栅极的长度)”和“结深”等参数来描述芯片的集成度,这些参数越小,芯片的集成度越高。举个例子,某种芯片采用90nm工艺,其中半节距为90nm,而晶体管的物理栅长为37nm。半节距(half-pitch),是指芯片内部互联线间距离的一半,也即光刻间距的一半。由于历年来每一个新的技术节点总是用于制造DRAM芯片,因此最新的技术节点往往是指DRAM的半节距。另外,在技术文章中还有两种与“半节距”意义相近的表达方式,就是“线宽”、“线距”和“特征尺寸”,如果线宽等于线距,则半节距就等于线宽、线距,它们不过是对同一个数据的不同表达。
一旦到纳米级的时候由于芯片功耗的不断增加,互连线上的电流密度也越来越大,有可能造成了细线上的电迁移现象。在芯片制造过程中晶体管的栅极聚集的电荷可能会使栅击穿即产生天线效应。互连线间的耦合电容的存在会导致一条线上的信号跳变时引起另一条线的信号稳定性,即发生串扰现象。
下面我们来了解一下0.35um的工艺和0.18um的工艺区别,其工艺区别主要在前端。比较如下:
工艺尺寸 | 隔离方式 | SAB | GATE生长 | 金属层 | 电容 | gate |
0.18um | STI | CO | 不用DOPE | 5M以上 | PIP | 长掺杂poly |
0.35um | local | TI | 用DOPE | 2P3/2P4M | MIM | 不长poly |
0.18用了STI,0.35的话可以用local的方法进行隔离;
0.18用CO做SAB,0.35的是用的TI;
0.18的GATE生长是不用DOPE的,在后续S/D的时候一起打了,0.35的话是DOPE的;
然后0.18的金属层要比0.35的多一些.一般看到0.35的都是2P3或者2P4M的,0.18的话一般都是5M以上了,还有就是0.35多用PIP做电容,0.18的话多用MIM做电容。
0.18gate下长一层没有参杂的poly,再注入杂质,这样可以精确的控制poly的电性参数。0.35gate直接长参杂的poly,因为0.35对poly的电性参数的要求不是很高。
关于中芯国际0.18um工艺的问题
1.中芯国际公司的SMIC 0.18um工艺,上面明白写着有5V的工艺,而为什么在我这个库里面没有5V的管子,因为我这个是logic signal的库吗,还有一个Mix-signal库吗? Native device 及 Medium device 會用在 low-volage 或 low-power 電路 |
3. 3V IO MOS 的規格, 可以參考 foundry 給 ESD IO datasheet 或 foundry 工廠的 reliability report.
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