直接隧穿应力下超薄栅氧MOS器件退化

研究了栅氧厚度为1.4nm MOS器件在恒压直接隧穿应力下器件参数退化和应力感应漏电流退化.实验结果表明,在不同直接隧穿应力过程中,应力感应漏电流(SILC)的退化和Vth的退化均存在线性关系.为了解释直接隧穿应力下SILC的起因,建立了一个界面陷阱和氧化层陷阱正电荷共同辅助遂穿模型.     

超薄栅MOS结构恒压应力下的直接隧穿弛豫谱

随着器件尺寸的迅速减小 ,直接隧穿电流将代替 FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素 .根据比例差值算符理论和弛豫谱技术 ,针对直接隧穿应力下超薄栅 MOS结构提出了一种新的弛豫谱——恒压应力下的直接隧穿弛豫谱 (DTRS) .该弛豫谱保持了原有弛豫谱技术直接、快速和方便的优点 ,能够分离和表征超薄栅 MOS结构不同氧化层陷阱 ,提取氧化层陷阱的产生 /俘获截面、陷阱密度等陷阱参数 .直接隧穿弛豫谱主要用于研究直接隧穿注入的情况下超薄栅 MOS结构中陷阱的产生和复合 ,为超薄栅 MOS结构的可靠性研究提供了一强有力工具 .     

超薄栅MOS结构恒压应力下的直接隧穿弛豫谱

随着器件尺寸的迅速减小,直接隧穿电流将代替FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素.根据比例差值算符理论和弛豫谱技术,针对直接隧穿应力下超薄栅MOS结构提出了一种新的弛豫谱--恒压应力下的直接隧穿弛豫谱(DTRS).该弛豫谱保持了原有弛豫谱技术直接、快速和方便的优点,能够分离和表征超薄栅MOS结构不同氧化层陷阱,提取氧化层陷阱的产生/俘获截面、陷阱密度等陷阱参数.直接隧穿弛豫谱主要用于研究直接隧穿注入的情况下超薄栅MOS结构中陷阱的产生和复合,为超薄栅MOS结构的可靠性研究提供了一强有力工具.     

粗糙界面对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

研究了粗糙界面对电子隧穿超薄栅金属 -氧化物 -半导体场效应晶体管的氧化层的影响 .对于栅厚为 3nm的超薄栅 MOS结构的界面用高斯粗糙面进行模拟来获取界面粗糙度对直接隧穿电流的影响 ,数值模拟的结果表明 :界面粗糙度对电子的直接隧穿有较大的影响 ,且直接隧穿电流随界面的粗糙度增加而增大 ,界面粗糙度对电子的直接隧穿的影响随着外加电压的增加而减小 .     

粗糙界面对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

研究了粗糙界面对电子隧穿超薄栅金属-氧化物-半导体场效应晶体管的氧化层的影响.对于栅厚为3nm的超薄栅MOS结构的界面用高斯粗糙面进行模拟来获取界面粗糙度对直接隧穿电流的影响,数值模拟的结果表明:界面粗糙度对电子的直接隧穿有较大的影响,且直接隧穿电流随界面的粗糙度增加而增大,界面粗糙度对电子的直接隧穿的影响随着外加电压的增加而减小.     

深亚微米MOS器件中栅介质层的直接隧穿电流

在WKB近似的理论框架下,提出了一个MOS器件中栅介质层直接隧穿电流的模型.在这个模型中,空穴量子化采用了一种改进的单带有效质量近似方法,这种方法考虑了价带的混合效应.通过与试验结果的对比,证明了这个模型可以适用于CMOS器件中电子和空穴的隧穿电流.还研究了介质层能隙中的色散对隧穿电流的影响.这个模型还可以进一步延伸到对未来高介电常数栅介质层中隧穿电流的研究.     

深亚微米MOS器件中栅介质层的直接隧穿电流

在WKB近似的理论框架下,提出了一个MOS器件中栅介质层直接隧穿电流的模型.在这个模型中,空穴量子化采用了一种改进的单带有效质量近似方法,这种方法考虑了价带的混合效应.通过与试验结果的对比,证明了这个模型可以适用于CMOS器件中电子和空穴的隧穿电流.还研究了介质层能隙中的色散对隧穿电流的影响.这个模型还可以进一步延伸到对未来高介电常数栅介质层中隧穿电流的研究.     

超薄栅氧MOS器件传统关态栅泄漏电流研究

理论分析了MOSFET关态泄漏电流产生的物理机制,深入研究了栅氧化层厚度为1.4nm MOSFET传统关态下边缘直接隧穿栅泄漏现象.结果表明：边缘直接隧穿电流服从指数变化规律;传统关态下边缘直接隧穿对长沟道器件的影响大于短沟道器件;衬底反偏在一定程度上减小边缘直接隧穿泄漏电流.     

镜像势引起的势垒降低对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

随着器件尺寸的不断减小,直接隧穿电流将代替FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素．数值求解的结果表明：镜像势引起的势垒降低对超薄栅MOS直接隧穿电流有较大的影响．利用WKB近似方法,获得了镜像势对直接隧穿电流影响的定性表达式．镜像势对直接隧穿电流的影响随着栅电压的减小而增大,但是随着栅氧化层厚度的减小而减小．     

镜像势引起的势垒降低对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

随着器件尺寸的不断减小 ,直接隧穿电流将代替 FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素 .数值求解的结果表明 :镜像势引起的势垒降低对超薄栅 MOS直接隧穿电流有较大的影响 .利用 WKB近似方法 ,获得了镜像势对直接隧穿电流影响的定性表达式 .镜像势对直接隧穿电流的影响随着栅电压的减小而增大 ,但是随着栅氧化层厚度的减小而减小     

GIDL应力下超薄栅氧LDD NMOS器件退化

The degradation of device under GIDL （gate-induced drain leakage current） stress has been studied using LDD NMOSFETs with 1.4 nm gate oxides. Experimental result shows that the degradation of device parameters depends more strongly on Vd than on Vg. The characteristics of the GIDL current are used to analyze the damage generated during the stress. It is clearly found that the change of GIDL current before and after stress can be divided into two stages. The trapping of holes in the oxide is dominant in the first stage, but that of electrons in the oxide is dominant in the second stage. It is due to the common effects of edge direct tunneling and band-to-band tunneling. SILC（stress induced leakage current）in the NMOSFET decreases with increasing stress time under GIDL stress. The degradation characteristic of SILC also shows saturating time dependence. SILC is strongly dependent on the measured gate voltage. The higher the measured gate voltage, the less serious the degradation of the gate current. A likely mechanism is presented to explain the origin of SILC during GIDL stress.     

Degradation of ultra-thin gate oxide LDD NMOSFET under GIDL stress

The degradation of device under GIDL(gate-induced drain leakage current)stress has been studied using LDD NMOSFETs with 1.4 nm gate oxides.Experimental result shows that the degradation of device parameters depends more strongly on Vd than on Vg.The characteristics of the GIDL current are used to analyze the damage generated during the stress.It is clearly found that the change of GIDL current before and after stress can be divided into two stages.The trapping of holes in the oxide is dominant in the first stage,but that of electrons in the oxide is dominant in the second stage.It is due to the common effects of edge direct tunneling and band-to-band tunneling.SILC(stress induced leakage current)in the NMOSFET decreases with increasing stress time under GIDL stress.The degradation characteristic of SILC also shows saturating time dependence.SILC is strongly dependent on the measured gate voltage.The higher the measured gate voltage,the less serious the degradation of the gate current.A likely mechanism is presented to explain the origin of SILC during GIDL stress.     

不同HALO掺杂剂量的超薄栅pMOSFET的退化

研究了热载流子应力下栅厚为2.1nm,栅长为0.135μm的pMOSFET中HALO掺杂剂量与器件的退化机制和参数退化的关系.实验发现,器件的退化机制对HALO掺杂剂量的改变不敏感,但是器件的线性漏电流、饱和漏电流、最大跨导的退化随着HALO掺杂剂量的增加而增加.实验同时发现,器件参数的退化不仅与载流子迁移率的退化、漏串联电阻增大有关,而且与阈值电压的退化和应力前阈值电压有关.     

不同HALO掺杂剂量的超薄栅pMOSFET的退化

研究了热载流子应力下栅厚为2 .1nm ,栅长为0 .135μm的p MOSFET中HAL O掺杂剂量与器件的退化机制和参数退化的关系.实验发现,器件的退化机制对HAL O掺杂剂量的改变不敏感,但是器件的线性漏电流、饱和漏电流、最大跨导的退化随着HAL O掺杂剂量的增加而增加.实验同时发现,器件参数的退化不仅与载流子迁移率的退化、漏串联电阻增大有关,而且与阈值电压的退化和应力前阈值电压有关.     

超薄氧化层中的中性陷阱对隧穿电流的影响和应变诱导漏电流

用数值分析的方法讨论了中性陷阱对超薄场效应晶体管(MOSFET )隧穿电流的影响.中性陷阱引起势垒的变化在二氧化硅的导带中形成一个方形的势阱.对于不同的势垒变化,计算了电子隧穿氧化层厚度为4nm的超薄金属氧化物半导体结构的电流.结果表明,中性陷阱对隧穿电流的影响不能被忽略,中性陷阱的存在使隧穿电流增加,并且通过这个简单的模型能够理解应变诱导漏电流的产生机制.     

关态应力下 P- MOSFETs的退化

研究了沟长从 0 .5 2 5 μm到 1.0 2 5 μm9nm厚的 P- MOSFETs在关态应力 ( Vgs=0 ,Vds<0 )下的热载流子效应 .讨论了开态和关态应力 .结果发现由于在漏端附近存在电荷注入 ,关态漏电流在较高的应力后会减小 .但是低场应力后关态漏电流会增加 ,这是由于新生界面态的作用 .结果还发现开态饱和电流和阈值电压在关态应力后变化很明显 ,这是由于栅漏交叠处的电荷注入和应力产生的界面态的影响 .Idsat的退化可以用函数栅电流 ( Ig)乘以注入的栅氧化层电荷数 ( Qinj)的幂函数表达 .最后给出了基于 Idsat退化的寿命预测模型     

一种用于分离pMOS器件热载流子应力下氧化层陷阱电荷和界面陷阱电荷对阈值电压退化作用的方法

在电荷泵技术的基础上,提出了一种新的方法用于分离和确定氧化层陷阱电荷和界面陷阱电荷对pMOS器件热载流子应力下的阈值电压退化的作用,并且这种方法得到了实验的验证.结果表明对于pMOS器件退化存在三种机制:电子陷阱俘获、空穴陷阱俘获和界面陷阱产生.需要注意的是界面陷阱产生仍然是pMOS器件热载流子退化的主要机制,不过氧化层陷阱电荷的作用也不可忽视.     

一种用于分离pMOS器件热载流子应力下氧化层陷阱电荷和界面陷阱电荷对阈值电压退化作用的方法

在电荷泵技术的基础上,提出了一种新的方法用于分离和确定氧化层陷阱电荷和界面陷阱电荷对p MOS器件热载流子应力下的阈值电压退化的作用,并且这种方法得到了实验的验证.结果表明对于p MOS器件退化存在三种机制:电子陷阱俘获、空穴陷阱俘获和界面陷阱产生.需要注意的是界面陷阱产生仍然是p MOS器件热载流子退化的主要机制,不过氧化层陷阱电荷的作用也不可忽视.