半导体MOSFET中不同节点下的金属间距

健康生活 2025年08月19日 18:27 1 admin

金属间距指的是集成电路（IC）上相邻两条金属互连线中心之间的距离。它等于金属线宽（也称为关键尺寸(CD)）与相邻金属线间距之和。

关键尺寸指的是印刷图案的分辨率，基本上就是光刻机能够在芯片上印刷的最小图案。关键尺寸可以通过半导体的瑞利方程获得，其等式为：分辨率 = k1 * 波长（λ）/ 数值孔径（NA）

其中 k1 是由多个物理和化学因素决定的常数，λ 是所用光源的波长，数值孔径（NA）是一个光学参数。k1 是由多种物理和化学因素决定的一个常数，其物理极限约为 0.25，而大多数光刻机已经接近这一极限。λ（lambda）是光源的波长。波长越短，能光刻的特征就越小。例如，深紫外光使用 193 纳米的光，而用于最先进半导体的极紫外光则使用 13.5 纳米的光。数值孔径（NA）是光刻设备中所用透镜系统的光学参数，它决定了系统能够接收或发射光的角度范围。数值孔径越高，特征尺寸（CD）或分辨率就越低。

“接触栅极间距”（CPP）是指两个活动栅极之间的距离。

Metal Pitch

间距指的是相邻金属线或关键尺寸之间的距离。这种间距是为防止金属线之间发生电气干扰而必须的。尽管金属间距在半导体行业中仍被广泛用作工艺节点演进的衡量标准，但自晶体管发展为三维结构以来，其在过去的 15 年里已逐渐失去意义。当晶体管还是平面结构时，栅极长度和半金属间距几乎相等，逻辑节点的缩放是以这个测量值为参照的。因此，金属间距仍然是一个非常重要的测量值，它指的是集成电路的一个特定尺寸。然而，随着摩尔定律的发展，间距不断缩小，晶体管结构彼此靠得太近，增加了漏电流的风险。漏电流会增加功耗，并且在晶体管处于关断状态时难以保持对其的控制，从而导致更高的功耗和更低的能效。随后，该行业转向了 3D 晶体管结构。2011 年，英特尔推出了鳍式场效应晶体管（FinFET），其沟道包含一个垂直的鳍片，而到了 2024 年，行业开始向环绕栅极晶体管过渡，这种晶体管由多层纳米片堆叠而成。在这些新的 3D 架构下，金属间距已不再重要，因为像 5 纳米或 3 纳米这样的半导体逻辑节点不再指代金属间距的一半。例如，5 纳米工艺节点的金属间距为 28 纳米，3 纳米工艺节点的金属间距为 22 纳米，这表明我们仍在使用的工艺节点术语在很大程度上只具有象征意义。我们只能等待行业达成一致，再次像过去那样参照与晶体管本身相关的实际尺寸。

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Reference:

1.Semiconductor Physics And Devices.2.https://techlevated.com