多晶硅后热退火引起SiO_2栅介质可靠性下降的原因分析及其抑制方法

实验研究表明 ,多晶硅后的高温退火明显引起热 Si O2 栅介质击穿电荷降低和 FN应力下电子陷阱产生速率增加 .采用 N2 O氮化则可完全消除这些退化效应 ,而且氮化栅介质性能随着退火时间增加反而提高 .分析认为 ,高温退火促使多晶硅内 H扩散到 Si O2 内同 Si— O应力键反应形成 Si— H是多晶硅后 Si O2 栅介质可靠性退化的主要原因 ;氮化抑制退化效应是由于 N “缝合”了 Si O2 体内的 Si— O应力键缺陷 .     

离子注入氮化薄SiO_2栅介质的特性

研究了通过多晶硅栅注入氮离子氮化 10 nm薄栅 Si O2 的特性 .实验证明氮化后的薄 Si O2 栅具有明显的抗硼穿透能力 ,它在 FN应力下的氧化物陷阱电荷产生速率和正向 FN应力下的慢态产生速率比常规栅介质均有显著下降 ,氮化栅介质的击穿电荷 (Qbd)比常规栅介质提高了 2 0 % .栅介质性能改善的可能原因是由于离子注入工艺在栅 Si O2 中引进的 N+离子形成了更稳定的键所致     

离子注入氮化薄SiO2栅介质的特性

研究了通过多晶硅栅注入氮离子氮化10nm薄栅SiO2的特性.实验证明氮化后的薄SiO2栅具有明显的抗硼穿透能力,它在FN应力下的氧化物陷阱电荷产生速率和正向FN应力下的慢态产生速率比常规栅介质均有显著下降,氮化栅介质的击穿电荷(Qbd)比常规栅介质提高了20%.栅介质性能改善的可能原因是由于离子注入工艺在栅SiO2中引进的N+离子形成了更稳定的键所致.     

深亚微米p+栅pMOSFET中NBTI效应及氮在其中的作用

研究了p+栅pMOSFET中的NBTI效应．通过实验分析了NBTI应力后器件特性及典型参数的退化，研究了氮化栅氧中氮对NBTI效应的作用，并给出了栅氧中的氮对NBTI效应影响的可能机制，即栅氧中氮形成的Si—N键不易被分解，但栅氧中的氮提供了H＋的陷阱中心，导致NBTI效应中氧化层正固定电荷的增加，其总体效果表现为氮对NBTI效应退化影响的增加．     

离子注入氮化薄SiO2栅介质的特性

研究了通过多晶硅栅洲入氮离子氮化10nm薄栅SiO2的特性,实验证明氮化后的薄SiO2栅具有明显的抗硼穿透能力,它在FN应力下的氧化物陷阱电荷产生速率和正向FN应力下的慢态产生速率比常规栅介均有显下降,氮化栅介质的击穿电荷（Qbd)比常规栅介质提高了20％,栅介质性能的可能原因是由于离子注入工艺在栅SiO2中引进的N^ 离子形成了更稳定的键所致。     

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 .     

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.     

恒压应力下超薄Si_3N_4/SiO_2叠层栅介质与SiO_2栅介质寿命比较

以等效氧化层厚度(EOT)同为2.1nm的纯SiO2栅介质和Si3N4/SiO2叠层栅介质为例,给出了恒定电压应力下超薄栅介质寿命预测的一般方法,并在此基础上比较了纯SiO2栅介质和Si3N4/SiO2叠层栅介质在恒压应力下的寿命.结果表明,Si3N4/SiO2叠层栅介质比同样EOT的纯SiO2栅介质有更长的寿命,这说明Si3N4/SiO2叠层栅介质有更高的可靠性.     

恒压应力下超薄Si3N4/SiO2叠层栅介质与SiO2栅介质寿命比较

以等效氧化层厚度(EOT)同为2.1nm的纯SiO2栅介质和Si3N4/SiO2叠层栅介质为例,给出了恒定电压应力下超薄栅介质寿命预测的一般方法,并在此基础上比较了纯SiO2栅介质和Si3N4/SiO2叠层栅介质在恒压应力下的寿命.结果表明,Si3N4/SiO2叠层栅介质比同样EOT的纯SiO2栅介质有更长的寿命,这说明Si3N4/SiO2叠层栅介质有更高的可靠性.     

硼扩散引起薄SiO2栅介质的性能退化

采用表沟p+多晶硅栅/PMOSFET代替埋沟n+多晶硅栅/PMOSFET具有易于调节阈值电压、降低短沟效应和提高器件开关特性的优点,因而在深亚微米CMOS工艺中被采纳.但是多晶硅掺杂后的高温工艺过程会使硼杂质扩散到薄栅介质和沟道区内,引起阈值电压不稳定和栅介质击穿性能变差.迄今为止对硼扩散退化薄栅介质可靠性的认识并不是很明朗,为此本文考察了硼扩散对薄栅介质击穿电荷和Fowler-Nordheim (FN)电应力产生SiO2/Si界面态的影响.