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探究芯片内MOS器件性能均匀度的影响因素及改良方法

作　者: 陶佳佳
导　师: 史伟民; 居建华
学　校: 上海大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 电流均匀度快速热退火良品率工艺优化
分类号: TN386
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着集成电路工艺的不断发展，器件尺寸不断减小，工艺制造上由于本身所带有的误差对器件的影响程度越来越大，这些误差存在导致在设计上原本应该是完全相同的器件在实际测试中会出现比较大的差别。而饱和电流的大小是评判器件性能的重要参数，因此饱和电流的均匀度是评判产品质量的重要指标之一。本文首先分析了先进MOS器件的结构特征和工艺特点：沟道掺杂工程、栅工程、源漏工程、界面工程及工艺波动，以此为理论基础分析了芯片内饱和电流不均匀性产生的原因，影响芯片内器件饱和电流均匀性的主要因素，并且提出了几种可以改善芯片内饱和电流均匀度的方法。实验结果表明，快速热退火是导致饱和电流不均匀的一个主要因素，初始温度、升温速率、气体流动速率、降温速率以及晶圆片转动的速率都会影响到芯片表面温度的分布。优化快速热退火过程能够改善芯片的温度分布，提高晶圆片中芯片内的饱和电流的均匀度。同时研究了透光率、模块密度以及等效反射率这些因素对芯片内饱和电流均匀性的影响机制，建立了这些参数与饱和电流的相关性分布图。通过建立这些模型为多重芯片排列组合形成一个指导准则以获得更好的饱和电流均匀度。通过这些模型的模拟结果，能够优化快速热退火的工艺过程，在保证不降低产品良品率的前提下，可以有效地提高N型和P型金属氧化半导体饱和电流均匀度。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
目录  8-10
第一章绪论  10-13
  1.1 课题来源  10
  1.2 课题背景  10-11
  1.3 课题的主要研究内容  11-13
第二章 CMOS 集成电路的主要工艺  13-31
  2.1 CMOS 集成电路的发展  13-14
  2.2 集成电路中 MOS 器件的工艺与结构特点  14-30
    2.2.1 沟道掺杂工程  15-16
    2.2.2 栅工程  16-18
    2.2.3 源漏工程  18-20
    2.2.4 界面工程  20-22
    2.2.5 工艺波动  22-30
  2.3 本章小结  30-31
第三章芯片内器件饱和电流均匀性模型分析  31-41
  3.1 实验内容  31-34
    3.1.1 探究芯片内 MOS 器件性能产生波动的原因  31-34
  3.2 影响因素与器件性能的相关性  34-39
    3.2.1 透光率与器件性能的相关性  34-36
    3.2.2 模块密度与器件性能的相关性  36-39
  3.3 本章小结  39-41
第四章工艺流片实验分析  41-61
  4.1 实验内容  41-42
  4.2 结果与讨论  42-58
    4.2.1 降低晶圆片转动速率  43-46
    4.2.2 减小温度的升温速率  46-49
    4.2.3 改善氦气流动速率  49-51
    4.2.4 改善氮气流动速率  51-53
    4.2.5 改变 RTA 其他参数的影响  53-56
    4.2.6 同时改变升温速率和初始温度的影响  56-58
  4.3 产品良品率的测试  58-59
  4.4 本章小结  59-61
第五章结论与展望  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-69
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文  69-70
致谢  70

探究芯片内MOS器件性能均匀度的影响因素及改良方法

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