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.     

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.     

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.     

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.     

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     

MOS器件栅介质层陷阱的表征方法

随着MOS器件按比例缩小,MOS器件的可靠性问题正成为限制器件性能的一大瓶颈。作为可靠性研究的一个热点和难点,MOS器件栅介质可靠性的研究一直是学术界和工业界研究的重点。普遍认为,栅介质中的陷阱是引起栅介质退化乃至击穿的主要因素,对栅介质中陷阱信息的准确提取和分析将有助于器件性能的优化、器件寿命的预测等。针对几十年来研究人员提出的各种陷阱表征方法,在简单介绍栅介质中陷阱相关知识的基础上,对已有的界面陷阱和氧化层陷阱表征方法进行系统的调查总结和分析,详细阐述了表征技术的新进展。     

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.     

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LDD n-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.     

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.     

热载流子退化对MOS器件的影响

介绍了评价热载流子注入效应的加速寿命试验，针对具体的工艺线，提取了MOS管加速寿命试验的模型参数，以阈值电压变化10mV为失效判据，分别对0．8μm和0.6μm工艺线的热载流子注入效应进行了评价。整个测试过程由程序控制，设备精度高，使用简便，适用于亚微米和深亚微米工艺线的可靠性评价。     

不同厚度超薄栅氧化物MOSFET的应力诱导漏电流

研究了不同厚度的超薄栅1.9nm到3.0nm器件在恒压应力下的栅电流变化.实验结果显示应力诱导漏电流包括两个部分,一部分是由界面陷阱辅助隧穿引起的,另一部分是氧化物陷阱辅助隧穿引起的.     

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.     

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.     

利用弛豫谱技术对界面陷阱密度和其能量分布的研究

基于界面陷阱的定义 ,通过分别对亚阈值摆幅漂移和亚阈区栅电压漂移采用弛豫谱技术有效地提取了1.9nm MOS结构中的界面陷阱密度和它的能量分布 .发现这两种方法提取的界面陷阱密度的能量分布是自洽的 ,同时也与文献报道的 DCIV等方法的结果是一致的 .与其它的提取方法相比 ,采用弛豫谱技术的这两种方法更加简单和方便 .     

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.     

利用弛豫谱技术对界面陷阱密度和其能量分布的研究

基于界面陷阱的定义,通过分别对亚阈值摆幅漂移和亚阈区栅电压漂移采用弛豫谱技术有效地提取了1.9nm MOS结构中的界面陷阱密度和它的能量分布.发现这两种方法提取的界面陷阱密度的能量分布是自洽的,同时也与文献报道的DCIV等方法的结果是一致的.与其它的提取方法相比,采用弛豫谱技术的这两种方法更加简单和方便.