器件按比例缩小时，电路的RC延时几乎不缩小，从而 随芯片集成度的提高、面积的增大（连接复杂性提 高)，降低连线延时变得十分重要。实际上，使用微纳 米技术设计的芯片，其连线所占面积已超过器件所占 的面积，连线问题具有与器件同等重要的意义： 研究课题有：多层布线及相应的平面化技术，降低连 线薄膜材料的电阻率、提高其可靠性（如以Cū代替 A)和降低多层布线层之间绝缘层材料的电容率（如 以氟硅玻璃FSG代替SiO2),使RC延时下降
• 器件按比例缩小时,电路的RC延时几乎不缩小,从而 随芯片集成度的提高、面积的增大(连接复杂性提 高),降低连线延时变得十分重要。实际上,使用微纳 米技术设计的芯片,其连线所占面积已超过器件所占 的面积，连线问题具有与器件同等重要的意义。 • 研究课题有:多层布线及相应的平面化技术,降低连 线薄膜材料的电阻率、提高其可靠性(如以Cu代替 Al)和降低多层布线层之间绝缘层材料的电容率(如 以氟硅玻璃FSG代替SiO2),使RC延时下降
三、薄栅氧化层的问题 随着MOS器件沟道长度的不断减小，为了抑制短沟道效 应，减小亚阈值斜率.同时也为了增大驱动电流提高电路 工作速度，必须使MOS晶体管的栅氧化层厚度和沟道长 度一起按比例缩小.除了工艺技术的限制，也还有很多问 题将限制氧化层的减薄，主要是：氧化层的击穿和可靠性 、薄氧化层的隧穿电流对器件和电路性能的影响，多晶 硅栅的耗尽和反型层电容引起的器件性能退化等问题 薄膜厚度及折射率测 量一椭偏仪
随着MOS器件沟道长度的不断减小，为了抑制短沟道效 应，减小亚阈值斜率.同时也为了增大驱动电流提高电路 工作速度，必须使MOS晶体管的栅氧化层厚度和沟道长 度一起按比例缩小.除了工艺技术的限制，也还有很多问 题将限制氧化层的减薄，主要是:氧化层的击穿和可靠性 、薄氧化层的隧穿电流对器件和电路性能的影响，多晶 硅栅的耗尽和反型层电容引起的器件性能退化等问题。 薄膜厚度及折射率测 量——椭偏仪
1、氧化层的可靠性 当氧化层中的电场强度超过一定界限时，将会引起氧 化层的击穿。在强电场下引起的碰撞离化产生大量高 能量的电子，这些电子可以越过SiO,禁带(9eV)进入导 带。大量电子进入导带破坏了二氧化硅的绝缘性，这 就是绝缘介质的本征击穿，二氧化硅击穿的临界电场 强度约10V/cm。 在实际的栅氧化层中由于厚度不均匀，导致某些局部 位置电场较大加之可能存在空洞（针孔或盲孔）、裂 缝、杂质、纤维丝等疵点引起气体放电、电热分解等 情况，而产生介质漏电甚至击穿。由这些缺陷引起的 介质击穿叫非本征击穿
• 当氧化层中的电场强度超过一定界限时，将会引起氧 化层的击穿。在强电场下引起的碰撞离化产生大量高 能量的电子，这些电子可以越过SiO2禁带(9eV)进入导 带。大量电子进入导带破坏了二氧化硅的绝缘性，这 就是绝缘介质的本征击穿，二氧化硅击穿的临界电场 强度约107V/cm。 • 在实际的栅氧化层中由于厚度不均匀，导致某些局部 位置电场较大加之可能存在空洞（针孔或盲孔）、裂 缝、杂质、纤维丝等疵点引起气体放电、电热分解等 情况，而产生介质漏电甚至击穿。由这些缺陷引起的 介质击穿叫非本征击穿
栅氧的击穿与硅中杂 质、氧化工艺、栅极材料、 施加电场大小及极性等因素 F% 有关，其击穿百分比与击穿 时施加场强的关系如图所示 。击穿的情况可分为A、B、 C三个区域模式。A区一般场 (()K查文里教业)江 10 B 强在1 MV/cm以下，它是由 于栅氧中存在针孔引起的。B A 区的击穿场强ED为 0 24681012 2MV/cm<EBD<8MV/cm, 般认为是由于Na玷污等缺陷 Eo/(mV·cm') 图3.10 引起的。C区的ED>8 MIV/cm 栅氧的击穿失效百分数与击穿场强的关系 为本征击穿区。 24
栅氧的击穿与硅中杂 质、氧化工艺、栅极材料、 施加电场大小及极性等因素 有关，其击穿百分比与击穿 时施加场强的关系如图所示 。击穿的情况可分为A、B、 C三个区域模式。A区一般场 强在1 MV/cm以下，它是由 于栅氧中存在针孔引起的。B 区的击穿场强EBD为 2MV/cm<EBD<8MV/cm，一 般认为是由于Na+玷污等缺陷 引起的。C区的EBD>8MV/cm ，为本征击穿区。 24
击穿分类 自愈式击穿，局部点击穿后，所产生的热量将击穿 点处的金属A1蒸发掉，使击穿点自行与其他完好的 Si02隔离 应用角度分 毁坏性击穿，A彻底侵入SiO,层，使其绝缘作 用完全丧失。 非本征击穿，在介质中的气孔、微裂缝、 灰尘、纤 维丝等疵点附近，因气体放电、等离子体、电弧、 击穿原因分 电热分解等引起的击穿。 本征击穿，外加电场超过了介质材料的介电强度引 起的击穿 25
25 击穿分类 应用角度分 自愈式击穿，局部点击穿后，所产生的热量将击穿 点处的金属A1蒸发掉，使击穿点自行与其他完好的 SiO2隔离 毁坏性击穿，Al彻底侵入SiO2层，使其绝缘作 用完全丧失。 击穿原因分 非本征击穿，在介质中的气孔、微裂缝、灰尘、纤 维丝等疵点附近，因气体放电、等离子体、电弧、 电热分解等引起的击穿。 本征击穿，外加电场超过了介质材料的介电强度引 起的击穿