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应变工程辅助型Multi
资料介绍
一、Multi-Vth技术概述
Multi-Vth（多阈值电压）技术是现代互补金属氧化物半导体（CMOS）集成电路设计中，用于平衡电路性能与功耗的经典设计手段，其核心思路是在同一芯片设计中同时集成不同阈值电压的晶体管：在电路关键路径上使用低阈值电压（Low-Vth）晶体管，降低器件亚阈值摆幅、减小导通电阻，以此提升芯片整体工作频率；在非关键路径上使用高阈值电压（High-Vth）晶体管，大幅降低晶体管的漏电流，从而降低芯片整体静态功耗。
随着CMOS工艺制程进入7nm及以下节点，短沟道效应带来的漏电流飙升问题愈发严重，传统Multi-Vth技术的调节空间被不断压缩。传统的阈值电压调节主要依赖离子注入调整沟道掺杂浓度，但掺杂浓度提升会加剧杂质散射，导致载流子迁移率下降，同时也会增大结电容，反而带来性能损耗，因此单纯依靠掺杂调节阈值电压已经无法满足先进制程对性能功耗比的要求，亟需新的技术手段拓展Multi-Vth的调节空间，应变工程辅助型Multi-Vth技术正是在这一背景下发展起来的。
二、应变工程在Multi-Vth中的作用原理
2.1 应变调节载流子迁移率的基本机制
应变工程是通过在晶体管沟道区域引入可控的晶格应变，改变半导体材料的能带结构，从而提升载流子迁移率的技术。对于NMOS晶体管，沿沟道方向的张应变会分裂导带，降低电子的有效质量，同时抑制谷间散射，大幅提升电子迁移率；对于PMOS晶体管，沿沟道方向的压应变会分裂价带，减少空穴有效质量，同时抑制空穴的声子散射，提升空穴迁移率。
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