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.     

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．     

新的正向栅控二极管技术分离热载流子应力诱生SOI NMOSFET界面陷阱和界面电荷的研究

报道了用新的正向栅控二极管技术分离热载流子应力诱生的SOI-MOSFET界面陷阱和界面电荷的理论和实验研究.理论分析表明:由于正向栅控二极管界面态R-G电流峰的特征,该峰的幅度正比于热载流子应力诱生的界面陷阱的大小,而该峰的位置的移动正比于热载流子应力诱生的界面电荷密度. 实验结果表明:前沟道的热载流子应力在前栅界面不仅诱生相当数量的界面陷阱,同样产生出很大的界面电荷.对于逐渐上升的累积应力时间,抽取出来的诱生界面陷阱和界面电荷密度呈相近似的幂指数方式增加,指数分别为为0.7 和0.85.     

新的正向栅控二极管技术分离热载流子应力诱生SOI NMOSFET界面陷阱和界面电荷的研究

报道了用新的正向栅控二极管技术分离热载流子应力诱生的SOI-MOSFET界面陷阱和界面电荷的理论和实验研究.理论分析表明:由于正向栅控二极管界面态R-G电流峰的特征,该峰的幅度正比于热载流子应力诱生的界面陷阱的大小,而该峰的位置的移动正比于热载流子应力诱生的界面电荷密度. 实验结果表明:前沟道的热载流子应力在前栅界面不仅诱生相当数量的界面陷阱,同样产生出很大的界面电荷.对于逐渐上升的累积应力时间,抽取出来的诱生界面陷阱和界面电荷密度呈相近似的幂指数方式增加,指数分别为为0.7 和0.85.     

0.5μm部分耗尽SOI NMOSFET热载流子可靠性研究

对0.5μm部分耗尽SOI NMOSFET热载流子的可靠性进行了研究。在Vds=5V,Vgs=2.1V的条件下,加电1 000s后,宽长比为4/0.5的部分耗尽SOI H型栅NMOSFET的前栅阈值电压的漂移(ΔVt/Vt)和跨导的退化(Δgm/gm)分别为0.23%和2.98%。以器件最大跨导gm退化10%时所对应的时间作为器件寿命,依据幸运电子模型,0.5μm部分耗尽SOI NMOSFET寿命可达16.82年。     

总剂量辐照对65 nm NMOSFET热载流子敏感参数的影响

为了研究总剂量辐射对纳米MOS晶体管热载流子效应的影响,对65 nm 体硅工艺的NMOS器件进行了总剂量辐射和热载流子试验,对比了辐射前后不同宽长比器件的跨导、栅极泄漏电流、线性饱和电流等电参数。结果表明,MOS器件的沟道宽度越窄,热载流子效应受辐射的影响越显著,总剂量辐射后热载流子效应对器件的损伤增强。分析认为,辐射在STI中引入的陷阱电荷是导致以上现象的主要原因。该研究结果为辐射环境下器件的可靠性评估提供了依据。     

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。     

辐射对深亚微米NMOS器件热载流子效应的影响

We investigate how F exposure impacts the hot-carrier degradation in deep submicron NMOSFET with different technologies and device geometries for the first time. The results show that hot-carrier degradations on irradiated devices are greater than those without irradiation, especially for narrow channel device. The reason is attributed to charge traps in STI, which then induce different electric field and impact ionization rates during hotcarrier stress.     

SOINMOSFET沟道热载流子的应力损伤

研究了沟道热载流子应力所引起的SOI NMOSFET的损伤,发现在中栅压应力（Vg≈Vd/2）和高栅压应力（Vg≈Vd）条件下,器件损伤表面出单一的幂律规律;而在低栅压应力（Vgs≈Vth)下,多特性的退化规律便会表现出来。同时,应力漏电压的升高、应力时间的延续都会导致退化特性的改变。这使预测SOI器件的寿命变得非常困难。     

多晶硅TFT热载流子效应的模拟研究

热载流子效应引起的器件电学特性退化会严重影响电路的工作性能。文章结合多晶硅薄膜晶体管沟道电流的理论模型,讨论了热载流子效应与界面陷阱的关系。沟道载流子在大的漏电场牵引下,运动到漏结附近获得很大的能量从而成为热载流子。如果热载流子能量超过Si-SiO2界面势垒高度,会注入到栅氧层或陷落到界面陷阱,使阈值电压和沟道电流发生退化现象。同时,对多晶硅薄膜晶体管输出特性进行了模拟分析,模拟结果与理论模型基本一致。     

热载流子简并效应研究

本文通过把能量输运模型扩展到Ｆｅｒｍｉ统计情形，用数值方法研究了简并效应对半导体器件的热载流子输运的影响．对窄基区ＢＪＴ的模拟表明，当注入浓度很高时，载流子简并效应对热载流子输运的影响是不可忽略的     

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     

SOI NMOSFET沟道热载流子的应力损伤

研究了沟道热载流子应力所引起的SOI NMOSFET的损伤．发现在中栅压应力（Vg≈Vd／2）和高栅压应力（Vg≈Vd）条件下,器件损伤表现出单一的幂律规律;而在低栅压应力（Vgs≈Vth）下,多特性的退化规律便会表现出来．同时,应力漏电压的升高、应力时间的延续都会导致退化特性的改变．这使预测SOI器件的寿命变得非常困难．     

深亚微米槽栅NMOSFET结构参数对其抗热载流子特性的影响

基于流体动力学能量输运模型和幸运热载流子模型,用二维器件仿真软件Medici对深亚微米槽栅NMOSFET的结构参数,如沟道长度、槽栅凹槽拐角角度、漏源结深等,对器件抗热载流子特性的影响进行了模拟分析,并与常规平面器件的相应特性进行了比较.结果表明即使在深亚微米范围,槽栅器件也能很好地抑制热载流子效应,且其抗热载流子特性受凹槽拐角和沟道长度的影响较显著,同时对所得结果从内部物理机制上进行了分析解释.     

深亚微米抗辐照PDSOI nMOSFET的热载流子效应

基于中国科学院微电子研究所开发的0.35 μm SOI工艺,制备了深亚微米抗辐照PDSOI H型栅nMOSFET.选取不同沟道宽度进行加速应力实验.实验结果表明,热载流子效应使最大跨导变化最大,饱和电流变化最小,阈值电压变化居中.以饱和电流退化10%为失效判据,采用衬底/漏极电流比率模型,对器件热载流子寿命进行估计,发现同等沟道长度下,沟道越宽的器件,载流子寿命越短.     

异质栅MOSFET热载流子效应的研究

异质栅MOSFET器件的栅极由具有不同功函数的两种材料拼接而成,能够提高载流子输运速度、抑制阈值电压漂移等.文中比较了异质栅MOSFET和常规MOSFET的热载流子退化特性.通过使用器件数值模拟软件MEDICI,对能有效监测热载流子效应的参数,例如电场、衬底电流和栅电流等参数进行仿真.将仿真结果与常规MOSFET对比,从抑制热载流子效应方面验证了新结构器件的高性能.     

电路级热载流子效应仿真研究

随着集成电路制造工艺的不断进步,沟道长度、结深、栅氧厚度等特征尺寸不断减小,而电路的电源电压没有按比例减小,易造成MOSFET的电流-电压特性退化,需要提前在设计阶段加以考虑。对电路长期可靠性问题中的热载流子效应(HCI)进行了仿真研究。     

NMOS低温热载流子晶体管的解析研究

利用低温（７７－２９５Ｋ）短沟ＮＭＯＳＦＥＴ准二维解析模型，研究了７７－２９５Ｋ温区ＮＭＯＳＦＥＴ衬底电流相关的物理机制。发现沟道电子平均自由程不随温度而改变，其值约为７．６ｎｍ；低温下虽然沟道电子在漏端获得较高的能量，但由于碰撞电离减弱，使ＮＭＯＳＦＥＴ的衬底电流不随温度降低而显著增长。实验结果证明，提出的衬底电流机制和模型适用于７７－２９５Ｋ宽温区范围。     

深亚微米SOI MOSFET低压热载流子效应研究

当器件尺寸进入深亚微米后，SOI MOS集成电路中的N沟和P沟器件的热载流子效应引起的器件退化已不能忽视。通过分别测量这两种器件的跨导、阈值电压等参数的退化与应力条件的关系，分析了这两种器件的退化规律，对这两种器件的热载流子退化机制提出了合理的解释。并模拟了在最坏应力条件下，最大线性区跨导Gmmax退化与漏偏压应力Vd的关系，说明不同沟长的器件在它们的最大漏偏压以下时，能使Gmmax的退化小于10％。     

新型槽栅nMOSFET热载流子效应的模拟研究

应用二维器件仿真程序 PISCES- ,对槽栅结构和平面结构器件的特性进行了模拟比较 ,讨论了槽栅结构 MOSFET的沟道电场特征及其对热载流子效应的影响。槽栅结构对抑制短沟道效应和抗热载流子效应是十分有利的 ,而此种结构对热载流子的敏感 ,使器件的亚阈值特性、输出特性变化较大