电荷陷阱对器件稳定性的影响和监测电荷陷阱密度方法

本文论述了电荷陷阱对器件稳定性的影响;认为在器件制造过程中监测电荷陷阱密度是很重要的.本文介绍了雪崩注入法测量电荷陷阱密度的方法,并给出了测量结果.     

二氧化硅薄膜驻极体的电荷特性

对二氧化硅薄膜驻极体中几种主要电荷的基本特性－固定氧化物电荷的特性特性、氧化物陷阱电荷的特性及硅－二氧二硅界面陷阱电荷的特性进行了分析。     

栅氧化层及界面电荷对SiC MOSFET阈值电压稳定性的影响

阈值电压不稳定是SiC MOSFET的一个主要问题，而栅氧化层及界面电荷是引起器件阈值电压不稳定的关键因素。结合三角波电压扫描法和中带电压法提取了SiC MOSFET中的栅氧化层陷阱电荷面密度、界面陷阱电荷面密度和可动电荷面密度随应力时间的变化量，总结了三种电荷面密度变化量在不同应力时间下的变化规律，分析了其对器件阈值电压不稳定性的影响，同时推测了长时间偏压作用下SiC MOSFET阈值电压稳定性的劣化机制。测试结果表明，栅氧化层陷阱电荷面密度、界面陷阱电荷面密度和可动电荷面密度在不同偏压温度下随应力时间的变化规律不同，常温应力下器件阈值电压稳定性劣化主要与栅氧化层陷阱电荷有关，而高温下，则主要与界面陷阱电荷有关。     

陷阱电荷对GMLM工作电压的影响

光栅平动式光调制器(GMLM)依靠可动光栅在静电力作用下向下反射镜移动,从而改变光程差,实现光调制.结构中siO2绝缘层在外加电场作用下产生陷阱电荷,对器件的驱动特性产生影响.作者依据高斯定理,建立GMLM存在陷阱电荷情况下的电力学模型,分析了外加电场作用下,GMLM极板电荷的分布,以及外加电压与可动光栅位移的关系;比较了两种情况下(考虑与不考虑绝缘层陷阱电荷影响)工作电压变化情况.设计了实验方案,进行了实验研究.结果表明:由于陷阱电荷产生陷阱电压,使得产生相同位移需要的工作电压增加;充电时间越长,陷阱电荷产生的陷阱电压越大;实验结果与理论分析吻合.     

陷阱电荷对GMLM工作电压的影响

光栅平动式光调制器(GMLM)依靠可动光栅在静电力作用下向下反射镜移动,从而改变光程差,实现光调制.结构中siO2绝缘层在外加电场作用下产生陷阱电荷,对器件的驱动特性产生影响.作者依据高斯定理,建立GMLM存在陷阱电荷情况下的电力学模型,分析了外加电场作用下,GMLM极板电荷的分布,以及外加电压与可动光栅位移的关系;比较了两种情况下(考虑与不考虑绝缘层陷阱电荷影响)工作电压变化情况.设计了实验方案,进行了实验研究.结果表明:由于陷阱电荷产生陷阱电压,使得产生相同位移需要的工作电压增加;充电时间越长,陷阱电荷产生的陷阱电压越大;实验结果与理论分析吻合.     

薄二氧化硅MOS电容电离辐射陷阱电荷研究

采用高频 C- V曲线方法 ,研究了 5 0 nm及 15 nm MOS电容电离辐射空穴陷阱及界面态的建立过程 .二种样品电离辐射空穴陷阱电荷密度在 1× 10 3Gy(Si)剂量下近乎相同 ,而在大于 3× 10 3Gy(Si)剂量下 ,5 0 nm MOS电容的电荷密度约为 15 nm MOS电容的 2倍 .利用电离辐射后的隧道退火效应 ,计算出二种样品电离辐射陷阱电荷在Si- Si O2 界面附近分布的距离均约为 4nm .     

薄二氧化硅MOS电容电离辐射陷阱电荷研究

采用高频C-V曲线方法,研究了50nm及15nm MOS电容电离辐射空穴陷阱及界面态的建立过程.二种样品电离辐射空穴陷阱电荷密度在1×103Gy(Si)剂量下近乎相同,而在大于3×103Gy(Si)剂量下,50nm MOS电容的电荷密度约为15nm MOS电容的2倍.利用电离辐射后的隧道退火效应,计算出二种样品电离辐射陷阱电荷在Si-SiO2界面附近分布的距离均约为4nm.     

介质膜电荷陷阱特性的雪崩注入法的技术改进—垫高电压

本文介绍在我们用于研究MOS、MIS结构介质膜电荷陷阱特性的雪崩注入法中的技术小改进——垫高电压。这一在原测试电路上十分简单的改进,可使我们原有测试系统探测到俘获截面小到10~(-1)_8cm~2的电子陷阱,且为介质膜的雪崩空穴注入提供了准确、便利和有效的技术手段。     

PMOS剂量计对60Co和10 keV光子的剂量响应差异

针对P型金属氧化物半导体(PMOS)剂量计对⁶⁰Co和10 keV光子的剂量响应差异问题,本文对400 nm-PMOS剂量计进行了不同栅压条件下⁶⁰Co γ射线和10 keV X射线的对比辐照试验,并通过中带电压法和电荷泵法分离氧化物陷阱电荷和界面态陷阱电荷的影响,发现PMOS对10 keV光子的响应明显低于⁶⁰Co γ射线,其中主要的差异来自氧化物陷阱电荷,退火的差异表示不同射线辐照下的陷阱电荷竞争机制不同,不同的分析方法也带来一定差异。通过使用剂量因子和电荷产额修正,减小了剂量响应的差异,同时对响应的微观物理机制进行了解释。通过有效剂量修正和电荷产额修正可以很大程度上减小不同能量的剂量响应差异,为PMOS的低能光子辐射环境应用提供了参考。     

MOS器件界面态与陷阱电荷分离方法研究

对MOS结构器件．要分离由辐射效应引起的界面态电荷与氧化层陷阱电荷的方法有根多种．如中电带压法、电荷泵法和双晶体管法就是目前比较常用、有效的方法,分析了这些方法的优点和局限性。     

MIS结构中快速热氮化的SiO_xN_y膜电荷特性

本文报导了采用光I—V法研究MIS结构中新型的快速热氮化的SiO_xN_y膜电荷特性。给出这种介质膜和传统的SiO_2膜的体电荷面密度及其分布重心位置等实验结果。文中还用“改进”的雪崩热电子注入装置研究MIS结构中快速热氮化的SiO_xN_y膜的电荷特性。结果指出:快速热氮化后的再氧化工艺可有效地降低SiO_xN_y膜的体电子陷阱和界面陷阱密度;雪崩注入到一定程度后平带电压漂移出现“回转效应”,随后又前漂,弱呈现“N”形。本文就此提出了物理解释。结果还给出:界面电荷陷阱密度在禁带中分布随雪崩注入剂量(时间)的变化关系。文中还对实验结果进行了分析讨论。     

SiO2/SiC界面陷阱电荷近似计算的局限

从理论上分析了近似计算所引起的SiC基MOSFET两个重要参数阈值电压和沟道电流的误差.结果显示,在很多情况下近似计算都会带来很大的误差(＞5%),尤其对于沟道电流,在大部分情况下误差很大,只是在少数条件下误差较小(＜5%).因此,近似计算SiO2/SiC界面陷阱电荷不尽合理,应利用电子在界面态上的分布函数进行准确计算.     

CTM俘获层材料选取的模拟研究

电荷陷阱存储器(CTM)由于其分离式电荷存储原理,可以使存储器件尺寸持续小尺寸化,理论上解决了传统浮栅存储器小尺寸化瓶颈的限制。基于第一性原理,从理论上对CTM材料及相关结构进行了模拟计算,采用Material Studio软件包,对多种电荷俘获材料进行改性,引入陷阱,并对其能带、状态密度、缺陷态密度等方面展开模拟研究。为CTM实验提供了非常有效的理论依据与方法,从该角度出发研究存储器是一个全新的视角,提出可以通过陷阱态密度曲线的部分积分来确定CTM的存储窗口等衡量指标。     

基于陷落电荷效应的非晶硅TFT的开态电流模型

对非晶硅薄膜晶体管,提出基于陷落电荷和自由电荷分析的新方法。考虑到带隙中指数分布的深能态和带尾态,给出了基于阈值电压的开启区电流模型。定义阈值电压为栅氧/半导体界面处陷落于深能级陷阱态的电荷与陷落于带尾态的电荷相等时所对应的栅压。电流模型中,引入一陷落电荷参数β,此参数建立了电子的带迁移率与有效迁移率之间的关系。最后,将电流模型同时与Pao-Sah模型和实验数据进行比较和验证,结果表现出很好的一致性。     

影响PMOSFET中NBTI效应的相关因素研究

在PMOSFET上施加负栅压和高温应力后，出现的NBTI效应是超深亚微米MOS器件中重要的可靠性问题之一。研完了NBTI效应对PMOSFET器件参数的影响及其产生机理；基于NBTI效应的产生模型，分析了Si／SiO2界面处氢、氮和水等相关因素对NBTI效应的影响；介绍了减小NBTI效应的方法。     

不同气氛下制备的PLT铁电薄膜钉扎现象的研究

采用金属有机物热分解法在氮和氧气氛下分别制备了不同Ｐｂ过量的镧钛酸铅（ＰＬＴ）铁电薄膜。薄膜电性能测试表明,两种气氛下所制备的Ｐｂ过量ＰＬＴ薄膜样品出现电滞回线束腰和ε－Ｖ曲线四峰等异常现象。氧气氛下薄膜电性能的异常程度强于氮气氛下的薄膜,而氮气氛下薄膜电滞回线在水平方向上的漂移程度远大于氧气氛下的薄膜。实验表明,氧气氛促进了Ｐｂ过量的ＰＬＴ薄膜在晶界处和界面上ＰｂＯ相的形成,增强了ＰｂＯ相所导致的陷阱电荷对电畴的钉扎效应。而氮气氛促进了下电极与薄膜界面处氧空位的产生,被陷的氧空位与Ｐｂ空位等组成的偶极子在电场作用下不能反转,因此产生了ＰＬＴ薄膜在水平方向的较大漂移。     

MOS器件辐照引入的界面态陷阱性质

通过分析总剂量辐照产生的界面陷阱的施主和受主性质 ,用半导体器件模拟软件 Medici模拟了NMOS、PMOS器件加电下辐照后的特性。结果表明 ,对于 NMOSFET,费米能级临近导带 (N沟晶体管反型 )时 ,受主型界面态为负电荷 ,施主型界面态陷阱为中性 ,使界面态陷阱将引起的阈值电压漂移 ;而对 PMOSFET,当费米能级临近价带 (P沟晶体管反型 )时 ,施主型界面态陷阱带正电荷 ,受主型界面态陷阱为中性 ,界面态陷阱将引起负的阈值电压漂移。理论模拟的转移特性与测试结果吻合。文中从器件工艺参数出发 ,初步建立了总剂量电离辐照模型 ,该模型对于评估器件总剂量加固水平提供了一种理论方法     

VDMOS异常峰值电流产生原因研究

研究了VDMOS器件存在异常峰值电流的原因,提出了解释此现象的理论。异常峰值电流的大小由VDMOS元胞在P+body区之间neck区的界面状态决定。一般MOSFET不具有此特殊结构,因而不具有此异常峰值电流现象。为了验证上述理论,采用TCAD(ISE),模拟了氧化物陷阱电荷和界面态电荷对异常峰值电流的影响程度。研究结果表明,氧化物陷阱电荷和界面态电荷显著影响neck区域的复合电流,是产生异常峰值电流最主要的原因。     

高场应力对隧道氧化层电特性的影响

详细研究了Ｎ＾＋埋层－隧道氧化层－多晶硅电容和Ｐ型衬底－隧道氧化层－多晶硅电容在高场应力下的高频Ｃ－Ｖ特性和Ｉ－Ｖ特性的漂移,以及两种电容在隧道氧化层中陷阱电荷的产生现象。     

不同剂量率LC54HC04RH电路的电离辐射效应

对 L C54HC0 4 RH电路在不同辐射剂量率进行了电离辐射实验。分析了该电路的阈值电压随辐射剂量率的变化关系。实验结果表明 :在辐射剂量率处于 3× 10 -4 Gy(Si) / s到 1.98×10 -1Gy(Si) / s范围内 ,辐射感生界面陷阱电荷随辐射剂量率的减少而增加。辐射感生界面陷阱电荷是导致该电路在空间辐射环境下失效的主要原因。