3-6nm超薄SiO2栅介质的特性

采用栅氧化前硅表面在H2SO4/H2O2中形成化学氧化层方法和氮气稀释氧化制备出3.2、4和6nm的SiO2超薄栅介质,并研究了其特性.实验结果表明,恒流应力下3.2和4nm栅介质发生软击穿现象.随着栅介质减薄,永久击穿电场强度增加,但恒流应力下软击穿电荷下降.软击穿后栅介质低场漏电流无规则增大.研究还表明,用软击穿电荷分布计算超薄栅介质有效缺陷密度比用永久击穿场强分布计算的要大.在探讨软击穿和永久击穿机理的基础上解释了实验结果.     

3—6nm超薄SiO_2栅介质的特性

采用栅氧化前硅表面在 H2 SO4/ H2 O2 中形成化学氧化层方法和氮气稀释氧化制备出 3.2、 4和 6 nm的 Si O2超薄栅介质 ,并研究了其特性 .实验结果表明 ,恒流应力下 3.2和 4nm栅介质发生软击穿现象 .随着栅介质减薄 ,永久击穿电场强度增加 ,但恒流应力下软击穿电荷下降 .软击穿后栅介质低场漏电流无规则增大 .研究还表明 ,用软击穿电荷分布计算超薄栅介质有效缺陷密度比用永久击穿场强分布计算的要大 .在探讨软击穿和永久击穿机理的基础上解释了实验结果     

超薄栅介质的击穿特性

本文主要讨论超薄栅介质和隧道氧化层的各种击穿机理，以及评价参数，并结合实际探讨超薄栅介质和隧道氧化层的测试结构，测试和分析技术等有关击穿特性的论证方法，为亚微米工艺，E2PROM工艺和Flashmemory工艺的研究和开发提供一定的技术支撑。     

硅衬底注氮方法制备超薄SiO2栅介质

利用栅氧化前在硅衬底内注氮可抑制氧化速率的方法,制得3.4nm厚的SiO2栅介质,并将其应用于MOS电容样品的制备.研究了N+注入后在Si/SiO2中的分布及热退火对该分布的影响;考察了不同注氮剂量对栅氧化速率的影响.对MOS电容样品的I-V特性,恒流应力下的Qbd,SILC及C-V特性进行了测试,分析了不同氧化工艺条件下栅介质的性能.实验结果表明:注氮后的热退火过程会使氮在Si/SiO2界面堆积;硅衬底内注入的氮的剂量越大,对氧化速率的抑制作用越明显;高温栅氧化前进行低温预氧化的注氮样品较不进行该工艺步骤的注氮样品具有更低的低场漏电流和更小的SILC电流密度,但二者恒流应力下的Qbd值及高频C-V特性相近.     

氮注入多晶硅栅对超薄SiO2栅介质性能的影响

p+多晶硅栅中的硼在SiO2栅介质中的扩散会引起栅介质可靠性退化,在多晶硅栅内注入N+的工艺可抑制硼扩散.制备出栅介质厚度为4.6nm的p+栅MOS电容,通过SIMS测试分析和I-V、C-V特性及电应力下击穿特性的测试,观察了多晶硅栅中注N+工艺对栅介质性能的影响.实验结果表明:在多晶硅栅中注入氮可以有效抑制硼扩散,降低了低场漏电和平带电压的漂移,改善了栅介质的击穿性能,但同时使多晶硅耗尽效应增强、方块电阻增大,需要折衷优化设计.     

氮注入多晶硅栅对超薄SiO_2栅介质性能的影响

p+ 多晶硅栅中的硼在 Si O2 栅介质中的扩散会引起栅介质可靠性退化 ,在多晶硅栅内注入 N+ 的工艺可抑制硼扩散 .制备出栅介质厚度为 4 .6 nm的 p+栅 MOS电容 ,通过 SIMS测试分析和 I- V、C- V特性及电应力下击穿特性的测试 ,观察了多晶硅栅中注 N+工艺对栅介质性能的影响 .实验结果表明 :在多晶硅栅中注入氮可以有效抑制硼扩散 ,降低了低场漏电和平带电压的漂移 ,改善了栅介质的击穿性能 ,但同时使多晶硅耗尽效应增强、方块电阻增大 ,需要折衷优化设计 .     

超薄HfO2高K栅介质薄膜的软击穿特性

研究了高K(高介电常数)栅介质HfO2薄膜的制备工艺,制备了有效氧化层厚度为2.9nm的超薄MOS电容。当栅氧化层很薄时会发生软击穿现象,软击穿和通常的硬击穿是不同的现象。分别利用在栅介质上加恒流应力和恒压应力两种方法研究了HfO2薄膜的击穿特性,实验结果表明,在两种应力方式下HfO2栅介质均发生了软击穿现象,软击穿和硬击穿的机理不同。     

用于ULSI电路的超薄栅介质膜研究

制备出６～７ｎｍ超薄栅ＮＭＯＳＦＥＴ。通过对器件性能的研究发现，适当条件下Ｎ２Ｏ制备的超薄ＳｉＯｘＮｙ膜比ＳｉＯ２膜更适合ＵＬＳＩ的应用。     

超薄高k栅介质Ge-pMOSFET的电特性研究

采用MEDICI模拟器,对高k栅介质Ge-pMOSFET的电特性进行了研究.通过考虑短沟道效应和边缘场效应,着重分析了栅介质介电常数、氧化物固定电荷密度以及沟道长度等对器件阈值电压和亚阈斜率的影响,研究认为:为获得优良的电性能,栅介质的k值需小于50,固定电荷面密度至少应在1.0×1012 cm-2以下.     

含N超薄栅氧化层的击穿特性

研究了含 N超薄栅氧化层的击穿特性 .含 N薄栅氧化层是先进行 90 0℃干氧氧化 5 m in,再把 Si O2 栅介质放入 10 0 0℃的 N2 O中退火 2 0 min而获得的 ,栅氧化层厚度为 10 nm.实验结果表明 ,在栅介质中引入适量的 N可以明显地起到抑制栅介质击穿的作用 .分析研究表明 ,N具有补偿 Si O2 中 O3≡ Si·和 Si3≡ Si·等由工艺引入的氧化物陷阱和界面陷阱的作用 ,从而可以减少初始固定正电荷和 Si/ Si O2 界面态 ,因此提高了栅氧化层的抗击穿能力     

不同工艺超薄栅氧化层的抗击穿特性

对注F、注N以及先注N后注F超薄栅氧化层的击穿特性进行了实验研究,实验结果表明,在栅介质中引入适量的F或N都可以明显地提高栅介质的抗击穿能力.分析研究表明,栅氧化层的击穿主要是由于正电荷的积累造成的,F或N的引入可以补偿Si/SiO2界面和SiO2中的O3≡Si·和Si3≡Si·等由工艺引入的氧化物陷阱和界面陷阱,从而减少了初始固定正电荷和Si/SiO2界面态,提高了栅氧化层的质量.通过比较发现,注N栅氧化层的抗击穿能力比注F栅氧化层强.     

超薄栅氧化层中的软击穿的击穿机理和击穿模型

软击穿是与氧化层质量密切相关的一种新的击穿形式。当氧化层厚度小于5nm时,软击穿效应显著,是超薄栅氧化层的主要失效机理。通过对国外软击穿研究状况的分析,对超薄栅氧化层中软击穿的失效模型和机理进行了综述。     

超薄栅氧化物pMOSFET器件在软击穿后的特性

研究了在软击穿后MOS晶体管特性的退化.在晶体管上加均匀的电压应力直到软击穿发生的过程中监控晶体管的参数.在软击穿后,输出特性和转移特性只有小的改变.在软击穿发生时,漏端的电流和域值电压的退化是连续变化的.但是,在软击穿时栅漏电流突然有大量的增加.对软击穿后的栅漏电流增量的分析表明,软击穿后的电流机制是FN隧穿,这是软击穿引起的氧化物的势垒高度降低造成的.     

栅氧击穿机理研究

栅氧击穿不仅和栅氧质量相关,而且受前工序的影响很大。本文介绍了影响栅氧击穿的 因素,如PBL隔离和腐蚀、电容结构。     

恒压应力下超薄栅nMOSFET软击穿后的衬底电流特性

研究了在恒压应力下超薄栅nMOSFET软击穿后的衬底电流特性．软击穿时间由衬底电流随时间的弛豫特性和器件输出特性测量时监测的衬底电流突变确定．发现软击穿时间的威布尔斜率和衬底特征击穿电流随温度的升高而增大．用类渗流模型模拟了软击穿后衬底电流与栅电压的关系．利用变频光泵效应讨论了超薄栅MOSFET低电压应力下衬底电流的来源,并解释了软击穿后衬底电流和栅电流之间的线性关系．     

金属沾污对超薄栅氧(2.5nm)特性的影响

采用可控的金属沾污程序,最大金属表面浓度控制在1012cm-2数量级,来模拟清洗工艺最大可能金属沾污表面浓度.利用斜坡电流应力和栅注入方式测量本征电荷击穿来评估超薄栅氧特性和金属沾污效应.研究了金属锆和钽沾污对超薄栅氧完整性的影响.实验结果表明金属锆沾污对超薄栅氧完整性具有最严重危害;金属钽沾污的栅氧发生早期击穿现象,而金属铝沾污对超薄栅氧完整性没有明显影响.     

金属沾污对超薄栅氧(2. 5nm)特性的影响

采用可控的金属沾污程序 ,最大金属表面浓度控制在 10 1 2 cm- 2数量级 ,来模拟清洗工艺最大可能金属沾污表面浓度 .利用斜坡电流应力和栅注入方式测量本征电荷击穿来评估超薄栅氧特性和金属沾污效应 .研究了金属锆和钽沾污对超薄栅氧完整性的影响 .实验结果表明金属锆沾污对超薄栅氧完整性具有最严重危害 ;金属钽沾污的栅氧发生早期击穿现象 ,而金属铝沾污对超薄栅氧完整性没有明显影响 .