硅柵工藝的主要優點及其應用詳解

“硅柵工藝”是采用摻雜的多晶硅來做MOS管柵電極的一種工藝，與上面介紹的常規鋁柵工藝的不同點是先在硅片上生長一層薄的二氧化硅層（柵介質），接著淀積約為500nm的多晶硅薄層，然后刻出源、漏擴散區進行源漏擴散?！肮钖殴に嚒睂τ谄骷图呻娐返男阅?，較之常規的鋁柵工藝，具有較多的特點。

一、硅柵工藝的主要優點

1、合適的閾電壓VT 

在鋁柵的PMOS結構中，金屬與半導體硅之間的接觸電勢差是隨半導體摻雜濃度的不同而不同的。

對于硅柵的MOS結構，可以考慮兩種情況：

（1）P溝道硅柵情況

即P型多晶硅和N型硅襯底，接觸電勢差為：

，如圖6-3所示。

若，從圖1-15上可查得：。

從閾值電壓的公式可以看出，鋁柵與硅柵器件的閾值電壓之差，就是兩者的接觸電勢之差，即：

若P型多晶硅是重摻雜，即時，硅柵P溝道MOS管的閾值電壓比鋁柵的VT在數值上低1.1V。

（2）N溝道硅柵工藝

即N型多晶硅和P型襯底，其接觸電勢差為：若，，可查得：

如果鋁柵組成的NMOS結構，當時，可得。因此，鋁柵與硅柵器件的閾值電壓差為：

這表明硅柵工藝比鋁柵工藝的N溝道MOS管的閾值電壓，可以提高一些。

從上面分析知道，對于硅柵PMOS器件，具有較低的閾值電壓，可以降低電路的工作電壓，從而能與雙極型電路相容。對CMOS電路，能更好地實行NMOS器件和PMOS器件閾值電壓的良好匹配。

2、具有自對準作用

由于多晶硅能夠承受較高的擴散溫度，因此可以先做柵氧化層和多晶硅電極，然后進行源漏擴散。這樣，就具有自對準作用，使柵源、柵漏的交迭寄生電容大大減小，從而提高了電路的性能。

3、實現多層布線

摻雜多晶硅的薄層電阻可以做得比較低，小于100Ω/□。故多晶硅條可以作為電路中的附加互連引線，因為在多品硅表面上都要形成鈍化層，所以在它上面可以自由地通過鋁引線條，實行多層布線。

4、受雜質離子玷污機會小

在硅柵工藝中，柵氧化膜生成后，立即沉積多晶硅電極，因此在整個工藝過程中，都氧化層受雜質離子玷污的機會將大大減小，器件的穩定性得到提高。

5、器件尺寸小

由于硅柵工藝具有自對準作用，所以硅柵MOS電路與性能類似的鋁柵MOS相比，器件尺寸可以做得很小，有利于提高集成度。

由手硅柵具有以上優點，已在MOS技術的領域里廣泛應用，通常硅柵技術用來制作P溝道、N溝道MOS電路，CMOS電路及E/DMOS電路。

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