一种用于提取LDD结构n-MOSFET热载流子应力下界面陷阱产生的改进方法

提出了一种新的基于电荷泵技术和直流电流法的改进方法,用于提取LDDn MOSFET沟道区与漏区的界面陷阱产生.这种方法对于初始样品以及热载流子应力退化后的样品都适用.采用这种方法可以准确地确定界面陷阱在沟道区与漏区的产生,从而有利于更深入地研究LDD结构器件的退化机制.     

超薄栅MOS器件热载流子应力下SILC的产生机制

通过测量界面陷阱的产生,研究了超薄栅n MOS和p MOS器件在热载流子应力下的应力感应漏电流( SIL C) .在实验结果的基础上,发现对于不同器件类型( n沟和p沟)、不同沟道长度( 1、0 .5、0 .2 75和0 .13 5 μm)、不同栅氧化层厚度( 4和2 .5 nm) ,热载流子应力后的SIL C产生和界面陷阱产生之间均存在线性关系.这些实验证据表明MOS器件减薄后,SIL C的产生与界面陷阱关系非常密切     

超薄栅MOS器件热载流子应力下SILC的产生机制

通过测量界面陷阱的产生,研究了超薄栅nMOS和pMOS器件在热载流子应力下的应力感应漏电流(SILC).在实验结果的基础上,发现对于不同器件类型(n沟和p沟)、不同沟道长度(1、0.5、0.275和0.135μm)、不同栅氧化层厚度(4和2.5nm),热载流子应力后的SILC产生和界面陷阱产生之间均存在线性关系.这些实验证据表明MOS器件减薄后,SILC的产生与界面陷阱关系非常密切.     

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.     

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.     

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.     

不同栅压应力下1.8V pMOS热载流子退化机理研究

本文详细研究了不同栅压应力下1.8V pMOS器件的热载流子退化机理.研究结果表明,随着栅压应力增加,电子注入机制逐渐转化为空穴注入机制,使得pMOS漏极饱和电流(I_dsat)、漏极线性电流(I_dlin)及阈值电压(V_th)等性能参数退化量逐渐增加,但在V_gs=90%*V_ds时,因为没有载流子注入栅氧层,使得退化趋势出现转折.此外,研究还发现,界面态位于耗尽区时对空穴迁移率的影响小于其位于非耗尽区时的影响,致使正向I_dsat退化小于反向I_dsat退化,然而,正反向I_dlin退化却相同,这是因为I_dlin状态下器件整个沟道区均处于非耗尽状态.     

LDD结构参数对多晶硅薄膜晶体管热载流子退化的影响

基于Tsuprem4和Medici模拟软件,研究了LDD结构对多晶硅薄膜晶体管热载流子退化的影响.计算结果表明当栅氧层厚度tox=0.07 μm时,碰撞离化产生率和热电子注入电流峰值将达到最大,扩展区掺杂浓度增加,使沟道中横向电场和碰撞离化产生率的峰值分布区域向着栅电极的方向移动,即在应力作用下,热载流子退化的区域向着栅电极的方向漂移.     

应力下LDD nMOSFET栅控产生电流退化特性研究

研究了LDD nMOSFET栅控产生电流在电子和空穴交替应力下的退化特性。电子应力后栅控产生电流减小,相继的空穴注人中和之前的陷落电子而使得产生电流曲线基本恢复到初始状态。进一步发现产生电流峰值在空穴应力对电子应力引发的退化的恢复程度与阈值电压和最大饱和漏电流不同。电子应力中陷落电子位于栅漏交叠区附近的沟道侧I区和LDD侧的II区中氧化层中。GIDL应力中,空穴注入进II区中和了陷落电子,使得产生电流的退化基本得到恢复,但这些空穴并未有效中和I区中的陷落电子,因此阈值电压和最大饱和漏电流退化恢复的程度较小,分别为20%和7%。     

超深亚微米LDD nMOSFET中的非幸运电子模型效应

通过对采用0.18μm CMOS工艺制造的两组不同沟道长度和栅氧厚度的LDD器件电应力退化实验发现，短沟薄栅氧LDD nMOSFET（Lg=0.18μm，Tox=3.2nm）在沟道热载流子(CHC)应力下的器件寿命比在漏雪崩热载流子（DAHC）应力下的器件寿命要短，这与通常认为的DAHC应力（最大衬底电流应力）下器件退化最严重的理论不一致．因此，这种热载流子应力导致的器件退化机理不能用幸运电子模型（LEM）的框架理论来解释．认为这种“非幸运电子模型效应”是由于最大碰撞电离区附近具有高能量的沟道热电子，在Si-SiO2界面产生界面陷阱(界面态)的区域，由Si-SiO2界面的栅和漏的重叠区移至沟道与LDD区的交界处以及更趋于沟道界面的运动引起的．     

亚微米、深亚微米LDD MOSFET的衬底电流模型中特征长度改进的描述

建立了衬底电流模型中特征长度参数的改进描述,该参数的引入使衬底电流模型能够有效地适用于从微米尺寸到亚微米、深亚微米尺寸的L DD MOSFET.在以双曲正切函数描述的I- V特性基础上,该解析模型的运算量远低于基于数值分析的物理模型,其中提取参数的运用也大大提高了模型的精度,模拟结果与实验数据有很好的一致性.     

亚微米、深亚微米LDD MOSFET的衬底电流模型中特征长度改进的描述

建立了衬底电流模型中特征长度参数的改进描述,该参数的引入使衬底电流模型能够有效地适用于从微米尺寸到亚微米、深亚微米尺寸的LDD MOSFET.在以双曲正切函数描述的I-V特性基础上,该解析模型的运算量远低于基于数值分析的物理模型,其中提取参数的运用也大大提高了模型的精度,模拟结果与实验数据有很好的一致性.     

亚微米、深亚微米LDD MOSFET的衬底电流模型中特征长度改进的描述

建立了衬底电流模型中特征长度参数的改进描述,该参数的引入使衬底电流模型能够有效地适用于从微米尺寸到亚微米、深亚微米尺寸的LDD MOSFET.在以双曲正切函数描述的I-V特性基础上,该解析模型的运算量远低于基于数值分析的物理模型,其中提取参数的运用也大大提高了模型的精度,模拟结果与实验数据有很好的一致性.