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。     

高压单边器件的衬底电流再次升高和相关的热载流子注入效应

基于泊松方程和幸运电子模型,推出了适用于高压n型器件衬底电流(ISUB)的公式,并且为模拟和实验测量的结果所验证.普通n型低压器件的热载流子注入(HCI)效应和ISUB相关.因此,ISUB特征曲线的解释理论和基于理论的正确公式表述对于确保器件设计的可靠性尤为重要.高压器件的ISUB随栅极电压变化在峰值后再次升高.然而在普通低压器件的经典特征曲线中,ISUB仅呈现一个峰.高压器件的ISUB再次升高及其相关的可靠性问题成为新的研究热点.最广为接受的理论(Kirk effect)认为,ISUB再次升高是因为栅控沟道内的经典强电场区移动到沟道外n 漏极的边缘.本文与之不同,认为高压器件ISUB的再次升高并非因为经典强电场区的移动,而是因为在n 漏极边缘出现独立的强电场区,和经典强电场区同时并存,这就是双强电场模型.该双强电场模型仅有经典强电场的ISUB方程不适用于高压器件,新的ISUB方程也由此双强电场模型推导出来,公式与实验结果吻合.进一步地,双强电场模型引进了空穴在氧化层的陷落机制,解释了高压器件的热载流子注入效应.     

高压单边器件的衬底电流再次升高和相关的热载流子注入效应

基于泊松方程和幸运电子模型,推出了适用于高压n型器件衬底电流(ISUB)的公式,并且为模拟和实验测量的结果所验证.普通n型低压器件的热载流子注入(HCI)效应和ISUB相关.因此,ISUB特征曲线的解释理论和基于理论的正确公式表述对于确保器件设计的可靠性尤为重要.高压器件的ISUB随栅极电压变化在峰值后再次升高.然而在普通低压器件的经典特征曲线中,ISUB仅呈现一个峰.高压器件的ISUB再次升高及其相关的可靠性问题成为新的研究热点.最广为接受的理论(Kirk effect)认为,ISUB再次升高是因为栅控沟道内的经典强电场区移动到沟道外n+漏极的边缘.本文与之不同,认为高压器件ISUB的再次升高并非因为经典强电场区的移动,而是因为在n+漏极边缘出现独立的强电场区,和经典强电场区同时并存,这就是双强电场模型.该双强电场模型仅有经典强电场的ISUB方程不适用于高压器件,新的ISUB方程也由此双强电场模型推导出来,公式与实验结果吻合.进一步地,双强电场模型引进了空穴在氧化层的陷落机制,解释了高压器件的热载流子注入效应.     

高压MOS晶体管双峰衬底电流分析及优化

利用0.15 μm标准CMOS工艺制造出了工作电压为30 V的双扩散漏端MOS晶体管.观察到DDDMOS的衬底电流-栅压曲线有两个峰.实验表明,DDDMOS衬底电流的第二个峰对器件的可靠性有一定的影响.利用TCAD模拟解释了DDDMOS第二个衬底电流峰的形成机制,并通过求解泊松方程和电流连续性方程分析了器件的物理和几何参数与第二个衬底电流峰之间的关系.根据分析的结果优化了制造工艺,降低了DDDMOS的衬底电流,提高了器件的可靠性.     

包含衬底电流的LDD MOSFET输出I-V特性的经验模型分析

采用双曲正切函数的经验描述方法和器件物理分析方法 ,建立了适用于亚微米、深亚微米的 L DD MOSFET输出 I- V特性解析模型 ,模型中重点考虑了衬底电流的作用 .模拟结果与实验有很好的一致性 .该解析模型计算简便 ,对小尺寸器件中的热载流子效应等能够提供较清晰的理论描述 ,因此适用于器件的优化设计及可靠性分析     

包含衬底电流的LDD MOSFET输出I-V特性的经验模型分析

采用双曲正切函数的经验描述方法和器件物理分析方法,建立了适用于亚微米、深亚微米的LDD MOSFET输出I-V特性解析模型,模型中重点考虑了衬底电流的作用.模拟结果与实验有很好的一致性.该解析模型计算简便,对小尺寸器件中的热载流子效应等能够提供较清晰的理论描述,因此适用于器件的优化设计及可靠性分析.     

MOS器件中辐照诱生漏电流的退火与时间的关系

本文给出了几种采用LOCOS隔离技术,未经加固的商品化1.25μm体CMOS工艺的辐照响应结果。在所有的研究中,辐照诱发失效都是由于场氧化效应而造成的,沟道区的辐照诱发变化⊿V_T在失效剂量下通常很小。本文给出并讨论了场氧化层的漏电流与时间的依赖关系。     

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     

LDD NMOS器件热载流子退化研究

对LDD(轻掺杂漏)NMOS器件的热载流子退化特性进行了研究,发现LDD NMOS器件的退化呈现出新的特点.通过实验与模拟分析,得出了热载流子应力下LDD NMOS退化特性不同于常规(非LDD)NMOS的物理机制.并通过模拟对此观点进行了验证.     

MOS晶体管的阈值电压不匹配特性

集成电路中器件的匹配性对于模拟电路和数字电路的设计有着很重要的影响,而现在重要的是还缺乏精确的器件匹配的模型。在模拟集成电路设计中,MOS管阈值电压的匹配特性对集成电路尤其是电流Ids的大小有着重要的影响。基于短沟道系列模型,MOS氧化层中的固定电荷和杂质原予服从泊松分布,分析了NMOS和PMOS器件不匹配的物理原因,并验证σVT/VT遵循与1/(?)成比例的结论。     

采用神经MOS晶体管的低压四象限模拟乘法器的设计

神经 MOS晶体管是最近几年才发明出来的一种高功能度的器件。本文以新开发的神经MOS晶体管的 SPICE宏模型为模拟和验证的工具 ,讨论了采用这种器件实现低压四象限模拟乘法器的系统化设计思想和方法。基于这种设计思想和方法 ,设计了一种大输入范围的低压(± 1 .5V)四象限模拟乘法器电路 ,给出的模拟结果验证了理论分析。     

热载流子应力下n-MOSFET线性漏电流的退化

研究了不同沟道和栅氧化层厚度的n-M O S器件在衬底正偏压的VG=VD/2热载流子应力下,由于衬底正偏压的不同对器件线性漏电流退化的影响。实验发现衬底正偏压对沟长0.135μm,栅氧化层厚度2.5 nm器件的线性漏电流退化的影响比沟长0.25μm,栅氧化层厚度5 nm器件更强。分析结果表明,随着器件沟长继续缩短和栅氧化层减薄,由于衬底正偏置导致的阈值电压减小、增强的寄生NPN晶体管效应、沟道热电子与碰撞电离空穴复合所产生的高能光子以及热电子直接隧穿超薄栅氧化层产生的高能光子可能打断S i-S iO2界面的弱键产生界面陷阱,加速n-M O S器件线性漏电流的退化。     

MOS电容的热载流子损伤及其与电离辐射损伤的关系

通过对国产加固 N型 MOS电容进行衬底热电子高场注入 ( SHE)及 γ总剂量辐照实验 ,特别是进行总剂量辐射损伤后的热载流子损伤叠加实验 ,从微观氧化物电荷、界面态的感生变化及其界面态的能量分布变化等角度研究比较了 MOS结构热载流子损伤特性及与电离辐射损伤的关系。