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The Variables and Invariants in the Evolution of Logic Optical Lithography Process 被引量:2
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作者 Qiang Wu 《Journal of Microelectronic Manufacturing》 2019年第1期1-12,共12页
Photolithography has been a major enabler for the continuous shrink of the semiconductor manufacturing design rules.Throughout the years of the development of the photolithography,many new technologies have been inven... Photolithography has been a major enabler for the continuous shrink of the semiconductor manufacturing design rules.Throughout the years of the development of the photolithography,many new technologies have been invented and successfully implemented,such as image projection lithography,chemically amplified photoresist,phase shifting mask,optical proximity modeling and correction,etc.From 0.25μm technology to the current 7 nm technology,the linewidth has been shrunk from 250 nm to about 20 nm,or 12.5 times.Although imaging resolution is proportional to the illumination wavelength,with the new technologies,the wavelength has only been shrunk from 248 nm to 134.7 nm(193 nm immersion in water),less than 2 times.Would it mean that the imaging performance has been continuously declining?Or we have yet fully utilized the potential of the photolithography technology?In this paper,we will present a study on the key parameters and process window performance of the image projection photolithography from 0.25μm node to the current 7 nm node. 展开更多
关键词 image projection PHOTOLITHOGRAPHY imaging contrast exposure LATITUDE MASK error factor LINEWIDTH uniformity chemically amplified photoresist phase shifting MASK OPTICAL proximity correction and photoacid diffusion length
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A Photolithography Process Design for 5 nm Logic Process Flow 被引量:2
2
作者 Qiang Wu Yanli Li +1 位作者 Yushu Yang Yuhang Zhao 《Journal of Microelectronic Manufacturing》 2019年第4期45-55,共11页
With the introduction of EUV lithography,the photolithographic process in 5 nm logic process can be simplified to use mostly single exposure method.In a typical 5 nm logic process,the contact-poly pitch(CPP)is 44-50 n... With the introduction of EUV lithography,the photolithographic process in 5 nm logic process can be simplified to use mostly single exposure method.In a typical 5 nm logic process,the contact-poly pitch(CPP)is 44-50 nm,the minimum metal pitch(MPP)is around 30-32 nm.And the overlay budget is estimated to be 2.5 nm(on product overlay).Although the optical resolution of a 0.33NA exposure tool(such as ASML NXE3400)can reach below 32 nm pitch,stochastics in the EUV absorption in photoresists has limited its application to smaller pitches.For the CPP mentioned above,one can use 193 nm immersion lithography with Self-Aligned Double Patterning(SADP)technique to provide good image contrast(or CDU,LWR)as well as good overlay,as for the 10 and 7 nm generations.In the BEOL,however,the 30-32 pitch cannot be realized by a single EUV exposure with enough printing defect process window.If this pitch is to be done by 193 nm immersion lithography,more than 6-8 exposures are needed with very complicated overlay result.For EUV,this can be done through self-aligned LELE with both good CD and overlay control.We have done an optimization of the photolithographic process parameters for the typical metal with a self-developed aerial image simulator based on rigorous coupled wave analysis(RCWA)algorithm and the Abbe imaging routine with an EUV absorption model which describes stochastics.We have calibrated our model with wafer exposure data from several photoresists under collaboration with IMEC.As we have presented last year,to accommodate all pitches under a logic design rule,as well as to provide enough CDU for the logic device performance,in DUV lithography,a typical minimum exposure latitude(EL)for the poly and metal layers can be set at,respectively,18%and 13%.In EUV,due to the existence of stochastics,13%EL,which corresponds to an imaging contrast of 40%,seems not enough for the metal trenches,and to obtain an imaging contrast close to 100%,which yields an EL of 31.4%means that we need to relax minimum pitch to above 41 nm(conventional imaging limit for 0.33NA).This is the best imaging contrast a photolithographic process can provide to reduce LWR and stochastics.In EUV,due to the significantly smaller numerical apertures compared to DUV,the aberration impact can cause much more pronounced image registration error,in order to satisfy 2.5 nm total overlay,the aberration induced shift needs to be kept under 0.2 nm.We have also studied shadowing effect and mask 3D scattering effect and our results will be provided for discussion. 展开更多
关键词 5 nm Logic Process EUV SADP self-aligned LELE RCWA stochastics mask 3D scattering
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A Simulation Study for Typical Design Rule Patterns in 5 nm Logic Process with EUV Photolithographic Process 被引量:1
3
作者 Yanli Li Qiang Wu Shoumian Chen 《Journal of Microelectronic Manufacturing》 2019年第4期33-39,共7页
5 nm logic technology node is believed to be the first node that will adopt Extremely Ultra-Violet(EUV)lithography on a large scale.We have done a simulation study for typical 5 nm logic design rule patterns.In a 5 nm... 5 nm logic technology node is believed to be the first node that will adopt Extremely Ultra-Violet(EUV)lithography on a large scale.We have done a simulation study for typical 5 nm logic design rule patterns.In a 5 nm logic photo process,the most appropriate layers for the EUV lithography are the cut layers,metal layers,and via layers.Generally speaking,critical structures in a lithography process are semi-dense patterns,also known as the“forbidden pitch”patterns,the array edge structures,tip-to-tip structures,tip-to-line structures(under 2D design rules),the minimum area structures,the bi-lines,tri-lines,…,etc.Compared to that from the 193 nm immersion process,the behaviors for the above structures are different.For example,in the 193 nm immersion process,the minimum area is about 2~3 times that of minimum pixel squared,while in EUV photolithographic process,the minimum achievable area is found to be significantly larger.In the simulation,we have kept aware of the stochastics impact due to drastically reduced number of photons absorbed compared to the DUV process,the criteria used for various structures of image contrast are tightened.For example,in 193 nm immersion lithography,we have usually set the minimum Exposure Latitude(EL)for the poly layer,the metal layer,and tip-to-tip pattern,respectively,at 18%,13%,and 10%.However,in EUV lithography,reasonable targets for the minima are,respectively,>18%,18%,and 13%.We have also studied the aberration and shadowing impact to the above design rule structures.We will present the results of our work and our explanations. 展开更多
关键词 5nm design rule minimum area minimum exposure latitude ABERRATION shadowing effect
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集成电路工艺设计包PDK自动化验证与界面化的实现方法 被引量:1
4
作者 程长虹 孙杰 胡少坚 《集成电路应用》 2019年第8期17-19,共3页
分析集成电路的自动化验证PDK方法,以及PDK验证过程中遇到的难点问题。通过Skill汇编语言建立系统化的PDK自动化验证界面工具。这是一套适用于不同工艺,嵌套在Cadence virtuoso平台下的PDK自动化验证方法,可以大大提高PDK验证的质量和... 分析集成电路的自动化验证PDK方法,以及PDK验证过程中遇到的难点问题。通过Skill汇编语言建立系统化的PDK自动化验证界面工具。这是一套适用于不同工艺,嵌套在Cadence virtuoso平台下的PDK自动化验证方法,可以大大提高PDK验证的质量和效率。 展开更多
关键词 集成电路设计 工艺设计包 自动化验证 CADENCE VIRTUOSO
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The Effect of Fin Structure in 5 nm FinFET Technology
5
作者 Enming Shang Yu Ding +2 位作者 Wenqiao Chen Shaojian Hu Shoumian Chen 《Journal of Microelectronic Manufacturing》 2019年第4期29-32,共4页
In 5 nm technology node,FinFET device performance is sensitive to the dimension of the device structure such as the fin profile.In this work,we simulate the influence of fin height and fin width to an n-type FinFET.We... In 5 nm technology node,FinFET device performance is sensitive to the dimension of the device structure such as the fin profile.In this work,we simulate the influence of fin height and fin width to an n-type FinFET.We have found that an optimized fin height lies between 50~60 nm.The threshold voltage shift by quantum confinement effect has a steep increase as fin width shrinks to 4 nm.Sharper fin cross section profile gives better subthreshold swing(SS)and stronger drive current because of better gate control. 展开更多
关键词 5 nm FINFET fin profile SEMICONDUCTOR
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集成隐藏式3维梳齿电极驱动器的低吸合电压CMOS-MEMS微镜阵列 被引量:1
6
作者 程正喜 刘亦 +1 位作者 徐鹤靓 康晓旭 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期61-68,共8页
微镜阵列芯片是大尺寸画面投影显示系统的主流光学图形产生器。针对德州仪器公司的数字微镜芯片中微镜吸合电压较高的问题,本文采用CMOS后端金属互连层制备隐藏垂直梳齿电极驱动的低吸合电压微镜,在CMOS后端工艺中基本完成MEMS微镜阵列... 微镜阵列芯片是大尺寸画面投影显示系统的主流光学图形产生器。针对德州仪器公司的数字微镜芯片中微镜吸合电压较高的问题,本文采用CMOS后端金属互连层制备隐藏垂直梳齿电极驱动的低吸合电压微镜,在CMOS后端工艺中基本完成MEMS微镜阵列的结构制备,然后在CMOS工艺后附加少量的Post-CMOS工艺。我们采用0.35-μm 2-Poly-4-Metal(2P4M)CMOS工艺设计和制造了2种1×8规模集成了隐藏式梳齿驱动器的静电驱动双稳态微镜阵列,并且片上集成了CMOS驱动电路。微镜尺寸为18μm×18μm,像素间距为20μm,占空比为81.0%。采用有限元仿真软件计算了微镜结构的电力耦合特性。在大气环境下,仿真结果表明:具有TiN/Al/TiN扭臂的微镜A的静态吸合电压为19.25 V,具有TiN/Al/TiN扭臂的微镜B的静态吸合电压为3 V。测试结果表明:微镜A典型的吸合电压为21 V,与仿真结果接近。微镜A和B吸合电压正在逐步实现与CMOS电路工作电压兼容,可以将驱动电路与微镜阵列单片集成,从而为实现工艺和工作电压与CMOS工艺全面兼容的数字微镜阵列奠定了基础。 展开更多
关键词 微镜 吸合电压 垂直3维梳齿电极驱动器
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55nm双大马士革结构中电镀铜添加剂的研究 被引量:5
7
作者 曾绍海 林宏 +1 位作者 陈张发 李铭 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期504-508,516,共6页
本文研究了电镀铜过程中添加剂对55nm技术代双大马士革结构的影响,为集成电路制造生产线提供有力的数据支持.在12英寸电镀设备上,对不同添加剂配比所电镀的铜膜,分别进行了光片上的基本工艺性能、图形片上的填充性能、55nm技术代的铜互... 本文研究了电镀铜过程中添加剂对55nm技术代双大马士革结构的影响,为集成电路制造生产线提供有力的数据支持.在12英寸电镀设备上,对不同添加剂配比所电镀的铜膜,分别进行了光片上的基本工艺性能、图形片上的填充性能、55nm技术代的铜互连工艺上的电学性能和可靠性的验证评估.通过对各种性能指标的考核,提出了针对该电镀液及添加剂的改进方案并优化电镀工艺菜单.最终确立其适用于芯片铜互连电镀工艺的工程应用窗口,使该产品满足集成电路制造生产线的要求. 展开更多
关键词 电镀液 添加剂 双大马士革 55nm技术代 铜互连
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鳍工艺的自对准四重图形化技术研究与应用
8
作者 胡少坚 杨渝书 王伯文 《集成电路应用》 2022年第6期14-16,共3页
阐述CMOS技术进入深纳米工艺节点,鳍式场效应晶体管以其优异的电学性能成为目前的主流器件。当工艺发展到Fin周期小于40nm时,开展自对准四重图形化技术研究,以实现场效应晶体管的鳍结构显得尤为重要。探讨北方华创公司的NMC 612D刻蚀机... 阐述CMOS技术进入深纳米工艺节点,鳍式场效应晶体管以其优异的电学性能成为目前的主流器件。当工艺发展到Fin周期小于40nm时,开展自对准四重图形化技术研究,以实现场效应晶体管的鳍结构显得尤为重要。探讨北方华创公司的NMC 612D刻蚀机,开发了完整的鳍自对准四重图形化集成工艺流程,优化了关键刻蚀工艺。研究得到的形貌优化后具有24nm周期的鳍透射电子显微镜(TEM)截面图显示,所得鳍结构的特征尺寸均匀性、线宽/线边粗糙度和周期漂移等关键工艺指标都达到要求。 展开更多
关键词 集成电路制造 自对准四重图形化 鳍式场效应晶体管 刻蚀工艺
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基于图像去噪的导向滤波算法的硬件实现 被引量:1
9
作者 许博闻 王敏 +2 位作者 李琛 王鹏飞 王国兴 《微电子学与计算机》 北大核心 2019年第7期22-26,共5页
在图像去噪算法领域,导向滤波算法在去噪的同时能够保持更多的图像细节,起到很好的边缘保持效应.相比于其他边缘保持算法,导向滤波算法运算速度更快,在CMOS图像传感器领域,能更快更有效的对图像进行去噪处理.本文在导向滤波原有的算法... 在图像去噪算法领域,导向滤波算法在去噪的同时能够保持更多的图像细节,起到很好的边缘保持效应.相比于其他边缘保持算法,导向滤波算法运算速度更快,在CMOS图像传感器领域,能更快更有效的对图像进行去噪处理.本文在导向滤波原有的算法公式上,提出一种改进的硬件实现方法,并应用于图像传感器芯片中,像素分8通道进入模块进行处理,采用RGB色彩模式,算法模块最高时钟频率为100 MHz,每行最大处理4 800个像素,一共占用46.875kB片上存储,以及XCRU040的13%的LUTS资源. 展开更多
关键词 导向滤波 边缘保持算法 CMOS图像传感器 硬件实现
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射频器件在片测试结构与去嵌入方法 被引量:2
10
作者 王全 刘林林 冯悦怡 《集成电路应用》 2019年第8期46-48,共3页
传统的硅基射频频段器件在片测试结构采用器件加辅助测试的pad结构、连线的组合形式,通过量测待测结构和相应的去嵌结构得到各自s参数,再通过算法将在片测试结构附加在器件的寄生去除,从而得到器件本身的性能参数。研究在高于6GHz的频段... 传统的硅基射频频段器件在片测试结构采用器件加辅助测试的pad结构、连线的组合形式,通过量测待测结构和相应的去嵌结构得到各自s参数,再通过算法将在片测试结构附加在器件的寄生去除,从而得到器件本身的性能参数。研究在高于6GHz的频段,应用并比较了开路/短路法、多段线法和四端口法去嵌效果,提出开路/短路法仍是有效实用的去嵌方法,并提出应用开路/短路法在高于6GHz波频段的优化重点在于去嵌结构设计本身。 展开更多
关键词 在片测试 射频 去嵌
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40nm CMOS工艺平台多叉指NMOS器件设计与截止频率提升 被引量:1
11
作者 王全 刘林林 冯悦怡 《集成电路应用》 2019年第8期37-39,共3页
随着CMOS工艺节点的发展,MOS器件截止频率因栅长的缩小而越来越高。而简单MOS器件布局因栅极材料电阻率高,寄生电阻大而不利于截止频率的提升。研究了多叉指MOS器件的沟道宽长比、叉指数及其排布和走线,优化MOS器件的寄生参数。经过版... 随着CMOS工艺节点的发展,MOS器件截止频率因栅长的缩小而越来越高。而简单MOS器件布局因栅极材料电阻率高,寄生电阻大而不利于截止频率的提升。研究了多叉指MOS器件的沟道宽长比、叉指数及其排布和走线,优化MOS器件的寄生参数。经过版图设计与出版流片,验证了40 nm低功耗工艺平台上截止频率可达217 GHz,在77 GHz频率增益超过10dB,是CMOS防撞系统射频前端芯片的工艺平台选择之一。 展开更多
关键词 工艺技术 CMOS 射频 截止频率
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集成电路的版图比对电路LVS系统化自动验证方法研究 被引量:2
12
作者 程长虹 孙杰 胡少坚 《集成电路应用》 2019年第8期25-27,共3页
分析集成电路的版图比对电路LVS验证的必要性和难点。提出了LVS自动化验证系统架构。通过Skill汇编语言建立系统化LVS自动化验证桌面工具。这是一套适用于不同工艺的,嵌套在Cadencevirtuoso平台下的LVS自动化验证方法,可以大大提高LVS... 分析集成电路的版图比对电路LVS验证的必要性和难点。提出了LVS自动化验证系统架构。通过Skill汇编语言建立系统化LVS自动化验证桌面工具。这是一套适用于不同工艺的,嵌套在Cadencevirtuoso平台下的LVS自动化验证方法,可以大大提高LVS验证的质量和效率。 展开更多
关键词 集成电路设计 版图比对电路 自动化验证 CADENCE VIRTUOSO
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基于CMOS图像传感器的彩色滤镜和微透镜工艺研究 被引量:1
13
作者 史海军 叶红波 《集成电路应用》 2020年第2期34-36,共3页
对CMOS图像传感器加工彩色滤镜和微透镜工艺进行深入研究,总结出整个滤镜和微透镜工艺的流程及加工方法。虽然其工艺具有相当的难度,然而平面化和微透镜技术是先进色彩处理技术必须解决和实现的关键问题,所以彩色滤镜的工艺继续开发和... 对CMOS图像传感器加工彩色滤镜和微透镜工艺进行深入研究,总结出整个滤镜和微透镜工艺的流程及加工方法。虽然其工艺具有相当的难度,然而平面化和微透镜技术是先进色彩处理技术必须解决和实现的关键问题,所以彩色滤镜的工艺继续开发和研究是非常有积极意义的。 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 像素阵列 彩色滤镜 微透镜 工艺技术
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一种单大马士革结构超厚铜集成电感
14
作者 曾绍海 陈张发 李铭 《集成电路应用》 2018年第4期51-54,共4页
成功开发超厚介质膜的淀积和刻蚀工艺、超厚金属铜的电镀和化学机械研磨等工艺,采用与CMOS完全兼容的铜互连单大马士革工艺制作了超厚金属铜集成电感。该超厚金属铜电感在1~3 GHz频率范围内的电感值均匀,在2.5 GHz频率下的Q值达到11。... 成功开发超厚介质膜的淀积和刻蚀工艺、超厚金属铜的电镀和化学机械研磨等工艺,采用与CMOS完全兼容的铜互连单大马士革工艺制作了超厚金属铜集成电感。该超厚金属铜电感在1~3 GHz频率范围内的电感值均匀,在2.5 GHz频率下的Q值达到11。并且进一步研究了线圈圈数、金属线宽和金属间距对电感值和Q值的影响。 展开更多
关键词 集成电路制造 工艺开发 单大马士革 铜电感 品质因子Q
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CMOS图像传感器光导通路的工艺开发
15
作者 顾学强 周伟 《集成电路应用》 2019年第7期22-24,共3页
开发了CMOS图像传感器的光导通路工艺。通过使用优化的沟槽刻蚀工艺和光导通路线宽,在保持暗电流不变的情况下大幅提升了像素单元的灵敏度。研究发现,光导通路线宽直接影响暗电流的大小,线宽过大造成的金属玷污直接影响像素单元的暗电... 开发了CMOS图像传感器的光导通路工艺。通过使用优化的沟槽刻蚀工艺和光导通路线宽,在保持暗电流不变的情况下大幅提升了像素单元的灵敏度。研究发现,光导通路线宽直接影响暗电流的大小,线宽过大造成的金属玷污直接影响像素单元的暗电流。综合考虑灵敏度、暗电流和工艺偏差,光导通路线宽设置为4μm,其在保证暗电流不增加的情况下提升30%左右的灵敏度。 展开更多
关键词 集成电路制造 CMOS图像传感器 像素单元 光导通路 灵敏度 暗电流
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一种用于激光背面测试CMOS图像芯片的封装方法研究
16
作者 史海军 叶红波 《集成电路应用》 2020年第1期29-31,共3页
研究方向是最终用于激光背面测试的 CMOS 图像芯片 PLCC 封装方法,通过采用 DOE 实验优化的方法,以封装工艺中键合的实际键合效率为依据,得出了关于封装中底部压块设计的最优方案,以确保 CMOS 图像芯片封装可以稳定高效地完成。
关键词 集成电路制造 CMOS图像芯片封装 PLCC封装 激光背面测试 DOE实验优化 键合
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CMOS图像传感器改善灵敏度的工艺研究
17
作者 叶红波 史海军 《集成电路应用》 2020年第1期23-25,共3页
CMOS 图像传感器芯片(CIS)的功能是把光学图像的信号转换为电信号,采集电信号并传输图像信号的器件。CMOS 图像传感器广泛应用于手机数码产品、监控、汽车电子、工业应用、AR/VR、医疗以及科学探测等领域。通过对 CMOS 图像传感器色彩... CMOS 图像传感器芯片(CIS)的功能是把光学图像的信号转换为电信号,采集电信号并传输图像信号的器件。CMOS 图像传感器广泛应用于手机数码产品、监控、汽车电子、工业应用、AR/VR、医疗以及科学探测等领域。通过对 CMOS 图像传感器色彩滤镜和微透镜工艺进行研究,介质层工艺改善,色彩滤镜材料改善,滤镜工艺改善,微透镜工艺改善来提升 CMOS 图像传感器的光学吸收效率,达到灵敏度提升的效果。 展开更多
关键词 集成电路制造 CMOS图像传感器 色彩滤镜工艺 微透镜工艺 灵敏度
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一种带反馈校正的数字电路冗余结构设计
18
作者 张远 王福 余吉梅 《集成电路应用》 2022年第4期14-15,共2页
阐述一种带反馈校正的冗余结构设计,冗余结构在少数冗余路径输出信号出错时,及时对出错的输出信号重置,避免了冗余路径输出信号的错误累积,且未出错的冗余路径输入信号可以正常更新。
关键词 集成电路设计 反馈校正 冗余结构
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40nm射频MOS器件性能及模型研究 被引量:1
19
作者 刘林林 《电子技术(上海)》 2021年第7期11-13,共3页
基于40nm CMOS工艺平台,设计了MOS器件的版图结构,根据去嵌方法设计了测试结构。基于器件寄生因素及物理效应的分析,提出器件的射频子电路模型,提出模型中各参数的提取流程。模型在0~60GHz范围内与测试数据一致性良好。以测试数据评估... 基于40nm CMOS工艺平台,设计了MOS器件的版图结构,根据去嵌方法设计了测试结构。基于器件寄生因素及物理效应的分析,提出器件的射频子电路模型,提出模型中各参数的提取流程。模型在0~60GHz范围内与测试数据一致性良好。以测试数据评估器件性能,最大截止频率超过200GHz。 展开更多
关键词 集成电路设计 CMOS器件 截止频率 射频模型 去嵌
原文传递
40nm CMOS工艺电感及变压器性能研究
20
作者 刘林林 王全 《电子技术(上海)》 2021年第7期20-22,共3页
基于40nm CMOS工艺平台,分析了工艺特性及器件损耗机制,建立了无源器件的电磁仿真平台,基于测试数据验证了仿真平台的准确性。通过电磁场仿真研究了电感感值、品质因子等指标随电感尺寸的变化规律,研究了变压器耦合系数、最大可用增益... 基于40nm CMOS工艺平台,分析了工艺特性及器件损耗机制,建立了无源器件的电磁仿真平台,基于测试数据验证了仿真平台的准确性。通过电磁场仿真研究了电感感值、品质因子等指标随电感尺寸的变化规律,研究了变压器耦合系数、最大可用增益等指标随变压器结构及尺寸的变化规律。 展开更多
关键词 集成电路设计 电感 变压器 电磁仿真 CMOS
原文传递
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