LOD效应(STI应力效应)
1、LOD效应 (Length of Diffusion effet)
当两个mos有相同的W和L时,由于有源区长度的不同造成一些电气参数的不同,所产生的效应称为LOD效应。
2、LOD效应产生的根本原因
在IC制造过程中,为了实现各个有源区的隔离,保证器件之间的正常工作,在较为先进的工艺中采用STI隔离(Shallow Trench Isolation),在STI制造的过程中,其沟槽中填充的是隔离介质氧化物,由于硅衬底和隔离介质氧化物的热力膨胀系数不同,导致 STI会产生压应力挤压邻近MOS 晶体管的有源区和沟道,引起器件的电参数发生变化,这种效应即为LOD效应,也称为 STI 应力效应,LOD 效应主要影响器件的饱和电流 (I)和阀值(Vt)。
3、LOD效应应力大小
不同长度的有源区,对应受到STI的应力大小不同,从下图可以很明显看出,越往器件中心受到的应力就越小。
S代表:STI边缘到有源区中心的距离。
4、LOD效应对mos管的影响
4.1 下图展示了版图中mos管的LOD效应示意图,可以看出由于sa和sb值的不同,导致STI产生的应力对mos管B造成的电气性能不同;同理对mos管A也造成影响。
4.2 下图展示了LOD效应对PMOS和NMOS管的漏电流的影响,从下图可以看出应力对应PMOS和NMOS管的影响正好相反,
NMOS管:漏电流随SA(SB)的增大而增大;也可理解为,NMOS管的速度会随着应力的增大而减小;
PMOS管:漏电流随SA(SB)的增大而减小;也可理解为,PMOS管的速度会随着应力的增大而增大;
5、减小LOD效应的方法
5.1 增加dummy器件,使相关mos管受到的应力最小;
5.2 避免不规则的OD形状;
OSE效应
1、OSE(OD Space Effect) (TSMC工艺中有源区图层叫OD)
与LOD效应类似,OSE效应也是由于STI应力导致器件电气参数的改变。两者不同的点在于,LOD效应指单个器件本身有源区长度不同导致的影响;而OSE效应指不同器件有源区之间由于STI存在导致器件电气参数的改变。
OSE效应形成的原因这里就不重复描述了,请参考LOD效应形成原因。
2、OSE效应对mos管的影响
由下图可以看出OSE效应对应mos管漏电流的影响。(TSMC 40nm工艺,其他工艺请参考规格书)
3、版图中减小OSE效应的几种方法
3.1 参考对应工艺规格中的描述,控制OD-SL和OD-SW的值,如上图所示;
3.2 增加dummy OD,一般利用工艺自带撒dummy的rule来添加,满足OD密度要求的同时,也可以减小OSE效应的影响。
3.3 避免不规则的OD形状,不管是在OD-SL或OD-SW方向上;
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参考资料 【1】The Art of Analog Layout ,Second Edition——Alan Hastings
【2】集成电路制造工艺与工程应用_温德通
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