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。     

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     

多晶硅后热退火引起SiO2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SiO2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N2O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SiO2内同Si—O应力键反应形成Si—H是多晶硅后SiO2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SiO2体内的Si—O应力键缺陷．     

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 .     

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.     

氮化H2-O2合成薄栅介质的击穿特性

研究了14～16nm的H2-O2合成薄栅介质击穿特性.实验发现,N2O气氛氮化H2-O2合成法制备的薄栅介质能够有效地提高栅介质的零时间击穿特性.H2-O2合成法制备的样品,其击穿场强分布特性随测试MOS电容面积的增加而变差,而氮化H2-O2合成薄栅介质的击穿特性随测试MOS电容面积的增加基本保持不变.对于时变击穿,氮化同样能够明显提高栅介质的击穿电荷及其分布.     

氮化H2-O2合成薄栅介质的击穿特性

研究了14～16nm的H2-O2合成薄栅介质击穿特性.实验发现,N2O气氛氮化H2-O2合成法制备的薄栅介质能够有效地提高栅介质的零时间击穿特性.H2-O2合成法制备的样品,其击穿场强分布特性随测试MOS电容面积的增加而变差,而氮化H2-O2合成薄栅介质的击穿特性随测试MOS电容面积的增加基本保持不变.对于时变击穿,氮化同样能够明显提高栅介质的击穿电荷及其分布.     

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.     

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.