硅栅工艺的主要优点及其应用详解

“硅栅工艺”是采用掺杂的多晶硅来做MOS管栅电极的一种工艺，与上面介绍的常规铝栅工艺的不同点是先在硅片上生长一层薄的二氧化硅层（栅介质），接着淀积约为500nm的多晶硅薄层，然后刻出源、漏扩散区进行源漏扩散。“硅栅工艺”对于器件和集成电路的性能，较之常规的铝栅工艺，具有较多的特点。

一、硅栅工艺的主要优点

1、合适的阈电压VT 

在铝栅的PMOS结构中，金属与半导体硅之间的接触电势差是随半导体掺杂浓度的不同而不同的。

对于硅栅的MOS结构，可以考虑两种情况：

（1）P沟道硅栅情况

即P型多晶硅和N型硅衬底，接触电势差为：

，如图6-3所示。

若，从图1-15上可查得：。

从阈值电压的公式可以看出，铝栅与硅栅器件的阈值电压之差，就是两者的接触电势之差，即：

若P型多晶硅是重掺杂，即时，硅栅P沟道MOS管的阈值电压比铝栅的VT在数值上低1.1V。

（2）N沟道硅栅工艺

即N型多晶硅和P型衬底，其接触电势差为：若，，可查得：

如果铝栅组成的NMOS结构，当时，可得。因此，铝栅与硅栅器件的阈值电压差为：

这表明硅栅工艺比铝栅工艺的N沟道MOS管的阈值电压，可以提高一些。

从上面分析知道，对于硅栅PMOS器件，具有较低的阈值电压，可以降低电路的工作电压，从而能与双极型电路相容。对CMOS电路，能更好地实行NMOS器件和PMOS器件阈值电压的良好匹配。

2、具有自对准作用

由于多晶硅能够承受较高的扩散温度，因此可以先做栅氧化层和多晶硅电极，然后进行源漏扩散。这样，就具有自对准作用，使栅源、栅漏的交迭寄生电容大大减小，从而提高了电路的性能。

3、实现多层布线

掺杂多晶硅的薄层电阻可以做得比较低，小于100Ω/□。故多晶硅条可以作为电路中的附加互连引线，因为在多品硅表面上都要形成钝化层，所以在它上面可以自由地通过铝引线条，实行多层布线。

4、受杂质离子玷污机会小

在硅栅工艺中，栅氧化膜生成后，立即沉积多晶硅电极，因此在整个工艺过程中，都氧化层受杂质离子玷污的机会将大大减小，器件的稳定性得到提高。

5、器件尺寸小

由于硅栅工艺具有自对准作用，所以硅栅MOS电路与性能类似的铝栅MOS相比，器件尺寸可以做得很小，有利于提高集成度。

由手硅栅具有以上优点，已在MOS技术的领域里广泛应用，通常硅栅技术用来制作P沟道、N沟道MOS电路，CMOS电路及E/DMOS电路。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助