Fowler－Nordheim高电场应力引起的MOS结构损伤研究

本文研究了Ｆｏｗｌｅｒ－Ｎｏｒｄｈｅｉｍ高电场应力引起的ＭＯＳ结构损伤及其室温退火．结果表明有四种损伤产生：氧化物正电荷建立、Ｓｉ／ＳｉＯ２快界面态增长、慢界面态产生和栅介质电容下降．当终止应力后，前三种损伤在室温下有所恢复，但最后一种损伤没有变化．实验还表明：产生的慢界面态分布在禁带上半部；高电场下栅介质电容呈现无规阶梯型下降．对四种损伤及其室温退火机理进行了讨论．还给出产生的慢界面态对高频电容－电压测量的影响．     

Si／SiO_2界面态的俘获截面及态密度的能量分布

本文用最近发展起来的准确测量绝缘体与半导体界面态俘获截面的方法［１］，测量了ＭＯＳ结构Ｓｉ／ＳｉＯ２界面态的俘获截面，并利用这些结果将界面态的ＤＬＴＳ谱反演成界面态的能量分布．结果表明：界面态的电子俘获截面强烈地依赖于能量和温度，空穴俘获截面依赖于温度而与能量无明显相关，Ｓｉ／ＳｉＯ２界面态在Ｓｉ禁带下半部的是施主态，而在上半部的是受主态，用ＤＬＴＳ测量的界面态不呈Ｕ型分布，它与准静态Ｃ－Ｖ测量的结果完全不同．     

MOS结构中的两类慢界面态

通过测量高频Ｃ－Ｖ迟滞曲线研究了ＭＯＳ电容中慢界面态的特性．发现金属化后退火（ＰＭＡ）前电容中的慢界面态分布在禁带中央以下的能级，但ＰＭＡ后完全消失；相反，ＦｏｗｌｅｒＮｏｒｄｈｅｉｍ高电场应力引起的慢界面态能级高于禁带中央．并探讨了这些慢态的微观机理．     

77K NMOSFET沟道热载流子注入效应

通过综合测试７７Ｋ和２９５Ｋ下先电子后空穴以及先空穴后电子注入时阈值电压和平带电压漂移以及Ｉ－Ｖ特性的蜕变，研究了ＮＭＯＳＦＥＴ中电荷俘获、界面态产生以及器件蜕变的低温特性和机制．提出的界面蜕变模型成功地解释了低温下ＮＭＯＳＦＥＴ热载流子增强蜕变的微观机制．     

~（60）CO－γ辐照感生Si／SiO_2慢界面态及其对高频C－V测试的影响

研究了γ辐照感生Ｓｉ／ＳｉＯ２慢界面态的特性及其对高频Ｃ－Ｖ测试的影响．结果表明，辐照产生的慢界面态为界面态的０．３—０．８，分布在Ｓｉ禁带中央以上的能级或呈现受主型．分析认为慢界面态对应的的微观缺陷很可能是Ｓｉ—Ｏ断键或弱键．慢界面态的产生还引起Ｃ－Ｖ曲线同测试速率、方向和扫描前保持时间有关．文中提出了如何通过高频Ｃ－Ｖ测量比较准确地计算辐照感生氧化物正电荷、界面态和慢界面态密度的方法．     

^6—Co—γ辐照感生Si／SiO2慢界面态及其对高频C—V测试的影响

研究了γ辐照感生Ｓｉ／ＳｉＯ２慢界面态的特性及其对高频Ｃ－Ｖ测试的影响。结果表明，辐照产生的慢界面态为界面态的０．３－０．８，分布在Ｓｉ禁带中央以上的能级或呈现受主型。分析认为慢界面态对应的微观缺陷很可能是Ｓｉ－Ｏ断键或弱键。慢界面态的产生还引起Ｃ－Ｖ曲线同测试速率、方向和扫描前保持时间有关。文中提出了如何通过高频Ｃ－Ｖ测量比较准确地计算辐照感生氧化物正电荷、界面态和慢界面态密度的方法。     

Fowler—Nordheim高电场应力引起的MOS结构损伤研究

本文研究了Ｆｏｗｌｅｒ－Ｎｏｒｄｈｅｉｍ高电场应力引起的ＭＯＳ结构损伤及其室温退火。结果表明有四种损伤产生，氧化物正电荷建立，Ｓｉ／ＳｉＯ２快界面态增长，慢界面态产生和栅介质电容下降，当终止应力后，前三种损伤在室温下有所恢复，但最后一种损伤没有变化，实验还表明：产生的慢界面态分布在禁带上半部；高电场下栅介电容呈现无规阶梯型下降，对四种损伤及其室温退火机理进行了讨论，还给出产生的慢界面态对高频电容－     

薄膜全耗尽SIMOX／SOIMOSFET中单晶体管Latch引起的器件性能蜕变实验研究

本文对ＳＩＭＯＸ／ＳＯＩ全耗尽Ｎ沟ＭＯＳＦＥＴ中单晶体管Ｌａｔｃｈ状态对器件性能的影响进行了实验研究．实验结果表明，短时间的Ｌａｔｃｈ条件下的电应力冲击便可使全耗尽器件特性产生明显蜕变．蜕变原因主要是Ｌａｔｃｈ期间大量热电子注入到背栅氧化层中形成了电子陷阱电荷（主要分布在漏端附近）所致．文章还对经过Ｌａｔｃｈ应力后，全耗尽ＳＯＩ器件在其他应力条件下的蜕变特性进行了分析．     

MOS结构Si/SiO_2界面态的电荷泵测量

建立了一套进行MOS结构Si／SiO2界面态电荷泵测量的测试系统，其发展的快速电荷泵技术可使界面态测量速度达到5次／秒．分析研究了泵电流与Si／SiO2界面态测量之间所应关注的技术细节．借助于电荷泵法，研究了PMOSFETSi／SiO2界面态在辐照和退火过程中生长和退火的行为规律．     

用热激电流法测定硅-二氧化硅的界面态

用热激电流法测量了MOS及MNOS界面态.所测得的界面态密度分布与用准静态法测得的结果有不同之处在于:界面态密度在近带边时是减小的.这是由于界面态俘获截面在带边处急剧下降的关系,热激电流法测不到这部分界面态.在P型衬底MOS中在价带上 0.3 eV处有一分立能级,禁带中央处密度很小.部分n型样品在多次测量后产生一个新的能级,位置在导带下0.4eV处.有些n型样品在高反偏压下出现新的分立能级;有一批样品,其分立能级的激活能随偏压变化.这些能级可能与氧化层缺陷有关.     

关态应力下P-MOSFETs的退化

研究了沟长从0.525μm到1.025μm 9nm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．     

铝栅和多晶硅栅MOS电容器由辐照引起的空穴俘获与界面态特性

采用受热激发电流和高频C—V测量技术,研究了MOS电容器中辐照引起的空穴俘获和界面态与器件加工的相互关系。我们发现、多晶硅栅的制备使研究的所有栅氧化物都酷似用氢氧火成法生长的那样。研究了氧化后退火(POA)在形成空穴和产生界面态的过程中所起的作用。从测量结果可以看出,POA使可变成空穴陷阱的二氧化硅的键“变弱”,并且在有OH时导致某种空穴陷阱的湮灭,同时又产生一些新种类的空穴陷阱和界面态。讨论了可能的模型和界面态分布。我们还发现,用中带电压漂移来测量这些MOS器件中的空穴俘获并不都是有效的。     

电荷泵技术在CMOS工艺中的应用研究

随着CMOS工艺的发展,栅介质层厚度不断减薄,而电源电压并没有等比例缩小,导致栅漏电流不断增大,测量界面态的传统方法受到限制。介绍了电荷泵技术在表征深亚微米和超深亚微米器件Si/SiO2界面特性方面的应用;详述如何测量界面态和氧化层陷阱电荷的横向分布、能量分布和体陷阱深度分布;分析了当前电荷泵技术存在的问题和面临的挑战,提出通过抵消直接隧穿电流的影响,对电荷泵电流进行修正,使电荷泵技术能够在不同工艺下得到广泛应用。     

Snapback应力对90nm nMOSFET栅氧化层完整性的影响

基于测试对snapback应力引起的栅氧化层损伤特性和损伤位置进行了研究．研究发现应力期间产生的损伤引起器件特性随应力时间以近似幂指数的关系退化．应力产生的氧化层陷阱将会引起应力引起的泄漏电流增加，击穿电荷减少，也会造成关态漏泄漏电流的退化．栅氧化层损伤不仅在漏区一侧产生，而且也会在源区一侧产生．热空穴产生的三代电子在指向衬底的电场作用下向Si-SiO2界面移动，这解释了源区一侧栅氧化层损伤的产生原因．     

28 nm PMOS器件中Ge注入对NBTI可靠性的影响

研究了28 nm 多晶硅栅工艺中Ge注入对PMOS器件的负偏压温度不稳定性(NBTI)的影响。在N阱中注入Ge,制作了具有SiGe沟道的PMOS量子阱器件。针对不同栅氧厚度和不同应力条件的器件,采用动态测量方法测量了NBTI的退化情况,采用电荷泵方法测量了界面态的变化情况。实验结果表明,由于Ge的注入,PMOS器件中饱和漏电流的退化量降低了43%,同时应力过程中产生的界面态得到减少,有效提高了PMOS器件的NBTI可靠性。     

Analysis of Si/GaAs Bonding Stresses with the FiniteElement Method

在考虑材料热膨胀系数随温度变化后，采用有限元方法结合ANSYS软件对Si/GaAs键合热应力进行了分析，研究了普通应力、轴向应力和剪切力的分布云图和沿界面的分布. 同时提出了新的键合结构以减小热应力的影响，计算结果证明了该结构的有效性.     

In_（0．53）Ga_（0．47）A_S表面钝化及降低界面态密度的方法

采用ＰＥＣＶＤ技术，以ＴＥＯＳ为源，对Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ材料进行表面钝化，研究了ＳｉＯ２／Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ的界面态，提出降低界面态密度的方法，使其降低到８．５×１０１０ｅＶ－１ｃｍ－２．     

AlGaAs/GaAs HEMT中界面态对沟道层电场特性影响的二维数值研究

本文建立了ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＥＭＴ的二维量子模型，这个模型是基于在ＧａＡｓ沟道中用自洽求解薛定谔方程和泊松方程．用二维数值模拟得到了ＨＥＭＴ沟道中横向电场和纵向电场的二维分布，详细研究了不同固定界面态密度对沟道中横向电场和纵向电场的影响．     

In0.53Ga0.47As表面钝化及降低界面态密度的方法

采用ＰＥＣＶＤ技术，以ＴＥＯＳ为源，对Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ材料进行表面钝化，研究了ＳｉＯ２／Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ的界面态，提出降低界面态密度的方法，使其降低到８．５×１０＾１０ｅＶ＾－１ｃｍ＾－２。     

电荷泵法研究FLASH擦工作时带带隧穿引起的界面损伤

FLASH在擦操作的过程中,带带隧穿产生的空穴注入将会在SiO2/SiO2界面和氧化层中产生带电中心(包括界面态和陷阱),影响电路的可靠性.利用电荷泵方法,通过应力前后电荷泵电流的改变确定出界面态和陷阱电荷的空间分布,为FLASH单元设计与改进可靠性,提供了理论和实验基础.