PMOS 轻掺杂漏极是在 PMOS 沟道与重掺杂源漏之间设置相对轻掺杂的延伸区。渐变结可降低局部电场峰值,但会带来串联电阻权衡。不同 CMOS 流程实现几何的方式不同;现有 40nm 路线标有 NMOS LDD,却未标注 PMOS LDD 步骤。
PMOS 轻掺杂漏的 CMOS 背景
免费 40nm 流程总览提供互补阱和晶体管背景。已命名的 LDD 工位属于 NMOS,不能充当 PMOS 注入或延伸区的直接证据。因此学习路线绑定流程总览,不声称存在 PMOS 专属步骤。
图解说明 CMOS 背景,并非已核实的 PMOS LDD 步骤。
Process map · 流程地图
物理与机制
传统体硅 CMOS 中,PMOS 晶体管位于 n 型阱。其 p 型源漏延伸区靠近沟道,掺杂程度与较重掺杂的源漏区不同。渐变延伸区可能分散漏端附近的横向电场,也可能增加串联电阻。最终驱动电流、漏电和可靠性取决于完整器件几何和偏置 。
PMOS 延伸区与栅电极是不同结构。历史上掺杂多晶硅栅的硼穿透栅介质是另一项集成问题;没有证据不能归因于 LDD 注入。空穴迁移率和掺杂扩散会影响器件及热设计,但不能据此给出普适的 PMOS 宽度比例,或断言其 LDD 窗口一定比 NMOS 窄。
工艺原则
- 认清极性:PMOS 延伸区在其器件语境中使用 p 型掺杂;所链接 40nm 流程命名的 LDD 是 NMOS。
- 平衡电场与电阻:渐变可能降低峰值电场,同时增加接入电阻 。
- 区分结构:阱、栅、延伸区和重掺杂源漏承担不同职责。
- 量测器件结果:漏电、电流和可靠性收益取决于几何、掺杂剖面与偏置。
挑战与失效模式
延伸区可能电阻过高,或达不到期望的电场分布。后续热步骤的掺杂迁移可能改变目标剖面。归因需要电学量测及经过核实的 PMOS 工艺序列;现有流程没有标出 PMOS LDD 步骤。
节点演进
平面和三维 PMOS 架构可采用不同的源漏与延伸区策略。一种几何下有用的机制,不能证明所有后续节点都保留相同 LDD 设计或权衡。
展望
未来 PMOS 结设计仍须针对实际架构平衡静电控制、电阻与可靠性。所链接 NMOS LDD 仅是比较语境,不能证明 PMOS 专属实施。
参考来源
Silicon VLSI Technology - Full
James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin
Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379