漏雪崩应力下热载流子注入引起的MOSFET退变特性研究

本文对亚微米MOSFET在漏雪崩恒流应力(DAS)条件下热载流子注入引起的退变现象做了实验研究。实验结果表明:在一般的恒流应力条件下,栅氧化层中由空穴注入形成的空穴陷阱电荷对器件特性起主要影响作用。恒流应力过程中,任何附加的电子注入都可使器件退变特性发生明显变化,实验结果还证实,漏雪崩应力期间形成的空穴陷阱电荷可明显降低器件栅氧化层的介质击穿特性。     

漏雪崩应力热载流子注入引起的MOSFET退变特性研究

本对亚微米ＭＯＳＦＥＴ在漏雪崩恒流应力（ＤＡＳ）条件下热载流子注入引起的退变现象做了实验研究，实验结果表明：在一般的恒流应力条件下，栅氧化层中由空穴注入形成的空穴陷阱电荷对器件特起主要影响作用，恒流应力过程中，任何附加的电子注入都可使器件退变特性发生明显变化。实验结果还证实，漏雪崩应力期间形成的空穴陷阱电荷可明显降低器件栅氧化层的介质击穿特性。     

不同沟道长度MOSFET的热载流子效应

对同一工艺制作的几种不同沟道长度的 MOSFET进行了沟道热载流子注入实验。研究了短沟 MOS器件的热载流子效应与沟道长度之间的关系。实验结果表明 ,沟道热载流子注入使 MOSFET的器件特性发生退变 ,退变的程度与器件的沟道长度之间有非常密切的关系。沟道长度越短器件的热载流子效应越明显 ,沟道长度较长的器件的热载流子效应很小。利用热载流子效应产生的机理分析和解释了这一现象     

脉冲应力增强的NMOSFET's热载流子效应研究

 本文研究了交流应力下的热载流子效应,主要讨论了脉冲应力条件下的热空穴热电子交替注入对NMOSFET's的退化产生的影响.在脉冲应力下,阈值电压和跨导的退化增强.NMOSFET's在热空穴注入后,热电子随后注入时,会有大的退化量,这可以用中性电子陷阱模型和脉冲应力条件下热载流子注入引起的栅氧化层退化来解释.本文还定量分析研究了NMOSFET's退化与脉冲延迟时间和脉冲频率的关系,并且给出了详细的解释.在脉冲应力条件下,器件的热载流子退化是由低栅压下注入的热空穴和高栅压下热电子共同作用的结果.     

HALO结构pMOSFETs在V_g=V_d/2应力模式下应力相关的热载流子退化

研究了超薄栅(2 .5 nm )短沟HAL O- p MOSFETs在Vg=Vd/ 2应力模式下不同应力电压时热载流子退化特性.随着应力电压的变化,器件的退化特性也发生了改变.在加速应力下寿命外推方法会导致过高地估计器件寿命.在高场应力下器件退化是由空穴注入或者电子与空穴复合引起的,随着应力电压的下降器件退化主要是由电子注入引起的.最后,给出了两种退化机制的临界电压并在实验中得到验证     

HALO结构pMOSFETs在Vg=Vd/2应力模式下应力相关的热载流子退化

研究了超薄栅(2.5nm)短沟HALO-pMOSFETs在Vg=Vd/2应力模式下不同应力电压时热载流子退化特性.随着应力电压的变化,器件的退化特性也发生了改变.在加速应力下寿命外推方法会导致过高地估计器件寿命.在高场应力下器件退化是由空穴注入或者电子与空穴复合引起的,随着应力电压的下降器件退化主要是由电子注入引起的.最后,给出了两种退化机制的临界电压并在实验中得到验证.     

脉冲应力增强的NMOSFET′s热载流子效应研究

本文研究了交流应力下的热载流子效应 ,主要讨论了脉冲应力条件下的热空穴热电子交替注入对NMOSFET′s的退化产生的影响 .在脉冲应力下 ,阈值电压和跨导的退化增强 .NMOSFET′s在热空穴注入后 ,热电子随后注入时 ,会有大的退化量 ,这可以用中性电子陷阱模型和脉冲应力条件下热载流子注入引起的栅氧化层退化来解释 .本文还定量分析研究了NMOSFET′s退化与脉冲延迟时间和脉冲频率的关系 ,并且给出了详细的解释 .在脉冲应力条件下 ,器件的热载流子退化是由低栅压下注入的热空穴和高栅压下热电子共同作用的结果     

反向关态电流在热载流子蜕变效应研究中的应用

本文研究了ｎＭＯＳＦＥＴ’ｓ器件的反向关态电流（Ｉｏｆｒ）特性．我们发现，刚受过热载流子应力的器件Ｉｏｆｒ呈现一个突然的增高，而在随后的一段时间里（我们定义其为弛豫时间）又呈指数下降，这一现象是由于在热载流子应力过程中注入的热空穴的消散造成的．所以我们认为Ｉｏｆｒ不但可以作为热空穴注入的有力证据，而且可以作为热空穴研究的有效手段．     

pMOS器件的热载流子注入和负偏压温度耦合效应

研究了在热载流子注入HCI(hot-carrier injection)和负偏温NBT(negative bias temperature)两种偏置条件下pMOS器件的可靠性.测量了pMOS器件应力前后的电流电压特性和典型的器件参数漂移,并与单独HCI和NBT应力下的特性进行了对比.在这两种应力偏置条件下,pMOS器件退化特性的测量结果显示高温NBT应力使得热载流子退化效应增强.由于栅氧化层中的固定正电荷引起正反馈的热载流子退化增强了漏端电场,使得器件特性严重退化.给出了NBT效应不断增强的HCI耦合效应的详细解释.     

沟道热载流子导致的PDSOI NMOSFET's击穿特性

对热载流子导致的SIMOX衬底上的部分耗尽SOI NMOSFET's 的栅氧化层击穿进行了系统研究．对三种典型的热载流子应力条件造成的器件退化进行实验．根据实验结果,研究了沟道热载流子对于SOI NMOSFET's前沟特性的影响．提出了预见器件寿命的幂函数关系,该关系式可以进行外推．实验结果表明,NMOSFET's 的退化是由热空穴从漏端注入氧化层,且在靠近漏端被俘获造成的,尽管电子的俘获可以加速NMOSFET's的击穿．一个Si原子附近的两个Si—O键同时断裂,导致栅氧化层的破坏性击穿．提出了沟道热载流子导致氧化层击穿的新物理机制．     

沟道热载流子导致的 PDSOI NMOSFET's击穿特性

对热载流子导致的 SIMOX衬底上的部分耗尽 SOI NMOSFET's的栅氧化层击穿进行了系统研究 .对三种典型的热载流子应力条件造成的器件退化进行实验 .根据实验结果 ,研究了沟道热载流子对于 SOI NMOSFET's前沟特性的影响 .提出了预见器件寿命的幂函数关系 ,该关系式可以进行外推 .实验结果表明 ,NMOSFET's的退化是由热空穴从漏端注入氧化层 ,且在靠近漏端被俘获造成的 ,尽管电子的俘获可以加速 NMOSFET's的击穿 .一个 Si原子附近的两个 Si— O键同时断裂 ,导致栅氧化层的破坏性击穿 .提出了沟道热载流子导致氧化层击穿的新物理机制     

pMOS器件的热载流子注入和负偏压温度耦合效应

研究了在热载流子注入HCI(hotcarrier injection)和负偏温NBT(negative bias temperature)两种偏置条件下pMOS器件的可靠性．测量了pMOS器件应力前后的电流电压特性和典型的器件参数漂移，并与单独HCI和NBT应力下的特性进行了对比．在这两种应力偏置条件下，pMOS器件退化特性的测量结果显示高温NBT应力使得热载流子退化效应增强．由于栅氧化层中的固定正电荷引起正反馈的热载流子退化增强了漏端电场，使得器件特性严重退化．给出了NBT效应不断增强的HCI耦合效应的详细解释．     

90nm工艺下nMOS器件最大衬底电流应力特性

研究了90nm工艺条件下的轻掺杂漏(lightly-doped drain,LDD)nMOSFET器件最大衬底电流应力特性.在比较分析了连续不同电应力后LDD nMOSFET的GIDL(gate-induced drain leakage)电流变化后,发现当器件的栅氧厚度接近1nm,沟长接近100nm时,最大衬底电流应力不是电子注入应力,也不是电子和空穴的共同注入应力,而是一种空穴注入应力,并采用空穴应力注入实验、负最大衬底电流应力实验验证了这一结论.     

90nm工艺下nMOS器件最大衬底电流应力特性

研究了90nm工艺条件下的轻掺杂漏(lightly-doped drain,LDD)nMOSFET器件最大衬底电流应力特性.在比较分析了连续不同电应力后LDD nMOSFET的GIDL(gate-induced drain leakage)电流变化后,发现当器件的栅氧厚度接近1nm,沟长接近100nm时,最大衬底电流应力不是电子注入应力,也不是电子和空穴的共同注入应力,而是一种空穴注入应力,并采用空穴应力注入实验、负最大衬底电流应力实验验证了这一结论.     

AC热载流子应力下nMOSFET’s的退变研究

本文研究了固定漏电压,栅脉冲ＡＣ应力条件下ｎＭＯＳＦＥＴ‘ｓ器件特性的退化特性,不同高低电平栅脉冲的应力实验结果表明,ＡＣ热载流子应力条件下器件特性的退化与栅脉冲高低电平的覆盖的范围密切相关。ＡＣ应力条件下器件退化是否增强,取决于ＡＣ应力过程是否经历了不同模式的ＤＣ应力。     

动态应力下MOS器件热载流子效应研究

研究了 MOS器件中的热载流子效应 ,在分析了静态应力下 MOSFET寿命模型的基础上 ,提出了动态应力条件下 MOSFET的寿命模型。此外 ,还研究了沟道热载流子的产生和注入与器件偏置条件的关系 ,讨论了热载流子效应对电路性能的影响。通过对这些失效因素的研究和通过一定的再设计手段 ,可以减少热载流子效应导致的器件退化     

nMOSFET’s界面对热空穴俘获率的研究

本文中，我们利用ｎＭＯＳＦＥＴ’ｓ器件反向关态电流对器件的热空穴的俘获率（我们定义它为在一个热载流子应力过程中界面俘获的空穴量）进行了初步的探讨．结果表明，热空穴的俘获率随应力时间呈对数增长；与漏附近栅氧中的纵向电场有直接的关系；与热空穴的注入效率没有明显的联系．     

热载流子应力下超薄栅pMOS器件氧化层陷阱电荷的表征

利用电荷泵技术研究了4nm pMOSFET的热载流子应力下氧化层陷阱电荷的产生行为.首先,对于不同沟道长度下的热载流子退化,通过直接的实验证据,发现空穴陷阱俘获特性与应力时间呈对数关系.然后对不同应力电压、不同沟道长度下氧化层陷阱电荷(包括空穴和电子陷阱俘获)的产生做了进一步的分析.发现对于pMOSFET的热载流子退化,氧化层陷阱电荷产生分两步过程:在较短的应力初期,电子陷阱俘获是主要机制;而随着应力时间增加,空穴陷阱俘获作用逐渐显著,最后主导了氧化层陷阱电荷的产生.     

20V NLDMOS器件在关态雪崩击穿条件下的退化

对一种工作在关态雪崩击穿条件下的20V的NLDMOS器件的退化特性进行了研究。通过电流脉冲应力实验、TCAD软件仿真、以及电荷泵测试,提出了两种退化机制。第一种机制是N型漂移区中热空穴注入到氧化层中,在氧化层中形成固定正电荷;第二种机制是漂移区中界面态的增加引起的载流子迁移率下降。这两种机制都随着雪崩电流的增加而增强。     

热载流子应力下超薄栅p MOS器件氧化层陷阱电荷的表征

利用电荷泵技术研究了 4nmpMOSFET的热载流子应力下氧化层陷阱电荷的产生行为 .首先 ,对于不同沟道长度下的热载流子退化 ,通过直接的实验证据 ,发现空穴陷阱俘获特性与应力时间呈对数关系 .然后对不同应力电压、不同沟道长度下氧化层陷阱电荷 (包括空穴和电子陷阱俘获 )的产生做了进一步的分析 .发现对于 pMOSFET的热载流子退化 ,氧化层陷阱电荷产生分两步过程 :在较短的应力初期 ,电子陷阱俘获是主要机制 ;而随着应力时间增加 ,空穴陷阱俘获作用逐渐显著 ,最后主导了氧化层陷阱电荷的产生.