代码收藏家 【半导体先进工艺制程技术系列】STI应力效应（LOD效应）
LOD效应
对于利用STI作隔离的深亚微米CMOS工艺制程技术，STI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的有源区，引起器件的电参数发生变化，这种效应称为STI应力效应，也称LOD效应（Length of Diffusion effect）。LOD效应主要影响器件的饱和电流（Idsat）和阈值电压（Vth）。
上图所示为MOS受LOD效应影响的剖面图，STI沟槽中填充的隔离介质氧化物会对MOS有源区产生应力挤压。
有源区受LOD效应应力随STI到器件沟道的距离变化，NMOS的速度会随着应力的增大而减小，而PMOS的速度会随着应力的增大而增大。
LOD效应对模拟电路的影响特别大，例如电流镜电路。
电流镜电路
电流镜是模拟集成电路中普遍存在的一种标准部件，它也出现在一些数字电路中。在传统的电压模式运算放大器设计中，电流镜用来产生偏置电流和作为有源负载。在新型电流模式模拟集成电路设计中，电流镜除了用来产生偏置电流外，还被广泛用来实现电流信号的复制或倍乘，极性互补的电流镜还可以实现差动一单端电流信号的变换。电流镜不仅是设计集成电路的基本单元电路，而且它本身就是一种典型的电流模式电路，在一些电流模式系统（例如高频连续时间滤波器、人工神经网络）中得到直接应用。
电流镜是电流控制电流源，下图是其示意图。
其中IR是由外部给定的基准电流，而Io是它的镜输出电流，n可以大于1、小于1或等于1。电流镜可以有多路输出电流。人们对电流镜所关心的问题是其输出电阻、Io对IR的跟随精度以及它对电源电压和温度的灵敏性等。
由两个N沟增强型MOS管组成的基本电流镜如下图所示。
A、B两管的衬底与源短接，所以不存在体效应（对于NMOS器件，当其源端电位高于NMOS管的体（P衬底或地）电位时，阈值电压会增加。这一变化称为体效应。）A作输入管，其栅、漏极短接，VGD=0，所以T1总是工作在饱和区，而且由于栅、漏短接，其交流输人电阻也较低。B作输出管，也需要工作在饱和区，漏极的交流输出电阻很高。管子进入饱和区，iD几乎仅由vGS决定。A、B两个MOS管的vGS相等，可认为iD相等。此处相关基础知识详见《NMOS、PMOS的工作原理及相关内容整理》
伪器件电路
LOD效应对模拟电路影响特别大，例如，上图简单的电流镜电路中，器件B是器件A的器件宽度3倍，下图是增加了伪器件A1和B1的电流镜电路，目的是为了降低LOD效应，获得更好的电路匹配。伪器件的栅都是接地的，所以并没有实际的电路功能。
简单的电流镜电路版图如下图，它并没有考虑到电路的匹配。
增加了伪器件的电流镜电路版图如下所示，伪器件的存在增加了STI到有效器件栅极的距离，削弱了LOD效应对器件性能的影响，可获得更好的电路匹配。
