多晶硅栅光刻前后注F对MOS器件辐射特性的影响

分析研究了Ｈ２＋Ｏ２合成栅氧化、多晶硅栅光刻前后注Ｆ和Ｐ的沟和Ｎ沟ＮＯＳＦＥＴ，在最劣γ辐照偏置下的阈电压和Ｉｄｓ－Ｖｇｓ亚阈特性的辐射影响应。结果表明，多晶硅栅光刻前注Ｆ比光刻后注Ｆ和未注Ｆ，具有更强的抑制辐射感生氧化物电荷积累和界面态生长的能力。其辐射敏感性的降低可能归结为ＳｉＯ２栅介质和Ｓｉ／ＳｉＯ２界面附近Ｆ的浓度相对较大以及栅场介质中Ｆ注入缺陷相对较少所致。     

多晶硅栅离子注入杂质对MOS器件亚阈特性的影响

通过工艺模拟和实验，在引入多晶硅栅等效电容概念的基础上，建立了MOS器件亚阈特性的修正模型，并讨论了多晶硅杨高于往入杂质类型对器件亚阈特性的影响。采用常规1μmNMOS工艺制备的晶体管使用了两种源漏、多晶硅栅掺杂方案──P、As用于比较，每一硅片上均包含四种几何尺寸不同的NMOS管。测量所得的亚阈特性参数与模拟及修正模型推导结果相一致，进一步证明了模型与实际器件的统一。     

自对准掺磷多晶硅栅MOS器件的辐照加固

众所周知,工艺步骤强烈地影响MOS氧化层的辐射容限。本文介绍用离子注入法形成自对准多晶硅栅MOSFET源漏区的效果。抗辐射强度有规律地随n~ 和p~ 离子注入能量及掩蔽的多晶硅层厚度的变化而变化。对固定的多晶硅层厚度,存在一个使器件的性能和抗辐射特性最佳的注入能量,而其它注入能量往往会使抗辐射强度降低。这已为电容实验所证实。在总剂量为3×10~5拉德(Si)的辐射时,用这里介绍的最佳辐射加固工艺制造的n沟道器件阈值电压从-6.1V降到-1.8V。而在1×10~6拉德(Si)的辐射时,P沟道器件的阈值电压降低了4.5V。在1×10~6拉德(Si)的辐射中,8位运算器(ALU)器件仍能很好地工作。     

双多晶硅栅SOI MOS器件的研究

采用多晶硅栅全耗尽ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ工艺成功研制出多晶硅栅器件,其中Ｎ＋栅ＮＭＯＳ管的阈值电压为０．４５Ｖ,Ｐ＋栅ＰＭＯＳ管的阈值电压为－０．２２Ｖ,在１Ｖ和５Ｖ电源电压下多晶硅栅环振电路的单级门延迟时间分别为１．７ｎｓ和３５０ｐｓ,双多晶硅栅ＳＯＩ技术将是低压集成电路的一种较好选择。     

MOS器件多晶硅栅量子效应的解析模型

根据载流子分布曲线近似,通过求解泊松方程,对多晶硅中的量子效应进行建摸,得出了一个基于物理的解析模型,该模型仅仅通过两个拟合参数可以将多个分散的状态模型简化为一个统一的模型.利用该模型对阈值电压进行了计算,其结果与数值模拟结果相吻合,证明了该模型的正确性和准确性.     

MOS器件多晶硅栅量子效应的解析模型

根据载流子分布曲线近似,通过求解泊松方程,对多晶硅中的量子效应进行建摸,得出了一个基于物理的解析模型,该模型仅仅通过两个拟合参数可以将多个分散的状态模型简化为一个统一的模型.利用该模型对阈值电压进行了计算,其结果与数值模拟结果相吻合,证明了该模型的正确性和准确性.     

注F MOS器件的可靠性研究

对注FMOSFET和CC4007电路进行了60Co－γ辐照和退火行为的分析研究，结果表明：栅介质中F的引入，能明显减小CC4007电路辐射感生阈电压的漂移和静态漏电流的增长；抑制高温贮藏引起的CC4007电路漏电流的退化，减小辐射感生氧化物电荷和界面态在退火过程中的再生长速度．F－Si键的形成将减小MOS栅氧介质的电导率．     

器件尺寸对MOS器件辐照效应的影响

随着MOS器件的尺寸越做越小,其辐照效应也随即发生改变,对于小尺寸器件的辐照效应研究也就占据了一个非常重要的位置.对一些器件几何尺寸的辐照效应影响进行了综述.     

槽栅结构对小尺寸MOS器件特性的影响

基于流体动力学能量传输模型，研究了深亚微米槽栅结构MOSFET对小尺寸效应的影响，并与相应平面器件的特性进行了比较。研究结果表明，由于栅介质拐角效应的存在，槽栅结构在深亚微米区域能够很好地抑制小尺寸带来的短沟道效应、漏感应势垒降低等效应，且很好地降低了亚阈特性的退化，器件具有较好的输出特性和转移特性。     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.     

铝栅和多晶硅栅MOS电容器由辐照引起的空穴俘获与界面态特性

采用受热激发电流和高频C—V测量技术,研究了MOS电容器中辐照引起的空穴俘获和界面态与器件加工的相互关系。我们发现、多晶硅栅的制备使研究的所有栅氧化物都酷似用氢氧火成法生长的那样。研究了氧化后退火(POA)在形成空穴和产生界面态的过程中所起的作用。从测量结果可以看出,POA使可变成空穴陷阱的二氧化硅的键“变弱”,并且在有OH时导致某种空穴陷阱的湮灭,同时又产生一些新种类的空穴陷阱和界面态。讨论了可能的模型和界面态分布。我们还发现,用中带电压漂移来测量这些MOS器件中的空穴俘获并不都是有效的。     

退火工艺对注F MOSFET辐照特性的影响

比较了注F后900℃ N_2退火30分钟和950℃ N_2退火10分钟两种退火方式制作的P沟MOSFET和N沟MOSFET的电离辐照行为。结果发现,注F后900℃ N_2退火30分钟具有较强的抑制辐射感生氧化物电荷和界面态增长的能力。用退火工艺影响栅介质中缺陷的消除模型对实验结果进行了讨论。     

MOS栅氧的界面特性和辐照特性研究

通过交流电导法,对经过不同时间N₂O快速热处理(RTP)的MOS电容进行界面特性和辐照特性研究。通过电导电压曲线,分析N₂O RTP对Si-SiO₂界面陷阱电荷和氧化物陷阱电荷造成的影响。结论表明,MOS电容的Si-SiO₂界面陷阱密度随N₂O快速热处理时间先增加再降低;零偏压总剂量辐照使氧化层陷阱电荷显著增加,而Si-SiO₂界面陷阱电荷轻微减少。     

预排列栅MOS器件

随着电子计算机向大型化,高速化发展,正在逐渐成为它的主要组成部份的半导体集成电路也希望向高集成度,高稳定性的方向努力。在半导体集成电路中,按照器件的结构大体上可分为MOS集成电路和双极集成电路两类,从集成度、经济上看,在中速和低速存储器中MOS集成电路今后将占有重要的位置。然而,在MOS集成电路领域里,最近提出了各种各样的设想,为了提高集成度、特性和稳定性,出现了许多新工艺,新结构,并积极地向商品化方向发展。     

表面预处理对HfO2栅介质MOS器件漏电特性的影响

采用反应磁控溅射方法,在Si衬底上制备了不同表面预处理和不同后退火处理的HfO2栅介质MOS电容。测量了器件的C-V和I-V特性,并进行了高场应力实验。器件的界面特性和栅极漏电机理分析表明,界面态和氧化物陷阱是引起大的栅极漏电流的主要因素。采用新颖的O2 CHCl3(TCE)表面预处理工艺,可以显著降低界面态和氧化物陷阱密度,从而大大减小栅极漏电流和SILC效应。     

采用低温栅氧化工艺的多晶硅栅MOS电容器的辐照诱生界面态

本文研究了用稳态的C_0~(60)对采用热解和干法栅氧化制作的多晶硅栅MOS电容器进行辐照时,栅氧化温度对电容器的辐照诱生平带和阈值电压漂移以及界面态建立的影响。在850℃下生长的热解氧化层,其辐照诱生平带电压漂移和阈值电压漂移可达到最小值。计算了低温热解氧化层MOS电容器的阈值电压和平带电压漂移与总剂量效应辐照时外加栅偏压以及氧化层厚度的依赖关系。我们获得了辐照诱生界面态与总剂量和氧化层厚度两者的关系均为2/3幂指数关系。     

高温氧化对SiC MOS器件栅氧可靠性的影响

SiC金属氧化物半导体(MOS)器件中SiO2栅氧化层的可靠性直接影响器件的功能.为了开发高可靠性的栅氧化层,将n型4H-SiC (0001)外延片分别在1 200,1 250,1 350,1 450和1 550℃5种温度下进行高温干氧氧化实验来制备SiO2栅氧化层.在室温下,对SiC MOS电容样品的栅氧化层进行零时击穿(TZDB)和与时间有关的击穿(TDDB)测试,并对不同干氧氧化温度处理下的栅氧化层样品分别进行了可靠性分析.结果发现,在1 250℃下进行高温干氧氧化时所得的击穿场强和击穿电荷最大,分别为11.21 MV/cm和5.5×10-4 C/cm2,势垒高度(2.43 eV)最接近理论值.当温度高于1 250℃时生成的SiO2栅氧化层的可靠性随之降低.     

Al栅BESOI／CMOS器件的辐照特性

在表层硅厚度约６μｍＢＥＳＯＩ材料上，制备了Ａｌ栅ＣＭＯＳ器件。实验样品消除了纵向寄生结构和困扰ＳＯＩ薄膜器件的背沟效应、边缘效应、Ｋｉｎｋ效应。样品未作抗辐照工艺加固，γ累积辐辐照剂量已达３×１０５ｒａｄ（Ｓｉ）。实验表明，该结构埋层ＳｉＯ２的存在对器件的辐照性能影响不明显。