MOS电容微分量的频率特性——确定Si/SiO_2界面态密度分布及俘获截面的一种新方法

本文用单一能级界面态模型和均匀连续分布界面态模型研究了MOS电容微分量((de)/dv)与频率ω的关系,得到了归一化的(1-e/c_i)~3d/dV(e/ci)-V及(1-e/c_i)~(-3)d/dV(e/c_i)-ω解析式;用非均匀分布模型研究了界面电荷随机涨落的影响,并且,数字计算了相应的曲线.(1-e/c_i)~(-3)d/dV(e/c_i)-ω曲线是具有峰值的谱线,其峰值、峰位分别与界面态密度及发射时间常数相关.此谱线的峰值、峰位与 MOS栅压的关系对应界面态密度及发射时间常数的能量分布.这种方法与电导技术类似,具有可以同时得到态密度及俘获截面数据的优点.实验结果与理论计算结果相符合.     

超薄栅MOS结构恒压应力下的直接隧穿弛豫谱

随着器件尺寸的迅速减小 ,直接隧穿电流将代替 FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素 .根据比例差值算符理论和弛豫谱技术 ,针对直接隧穿应力下超薄栅 MOS结构提出了一种新的弛豫谱——恒压应力下的直接隧穿弛豫谱 (DTRS) .该弛豫谱保持了原有弛豫谱技术直接、快速和方便的优点 ,能够分离和表征超薄栅 MOS结构不同氧化层陷阱 ,提取氧化层陷阱的产生 /俘获截面、陷阱密度等陷阱参数 .直接隧穿弛豫谱主要用于研究直接隧穿注入的情况下超薄栅 MOS结构中陷阱的产生和复合 ,为超薄栅 MOS结构的可靠性研究提供了一强有力工具 .     

镜像势引起的势垒降低对超薄栅MOS结构的直接隧穿电流的影响

随着器件尺寸的不断减小 ,直接隧穿电流将代替 FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素 .数值求解的结果表明 :镜像势引起的势垒降低对超薄栅 MOS直接隧穿电流有较大的影响 .利用 WKB近似方法 ,获得了镜像势对直接隧穿电流影响的定性表达式 .镜像势对直接隧穿电流的影响随着栅电压的减小而增大 ,但是随着栅氧化层厚度的减小而减小     

利用FN振荡电流测量薄栅MOS结构栅氧化层中隧穿电子的有效质量

给出了一种利用FN振荡电流的极值,测量电子在薄栅MOS结构的栅氧化层中的平均有效质量方法.利用波的干涉方法来处理电子隧穿势垒的过程,方便地获得了出现极值时外加电压和电子的有效质量之间的分析表达式.用干涉方法计算所得到的隧穿电子在不同的MOS结构的二氧化硅介质层中的有效质量表明:它一般在自由电子质量的0.52-0.84倍的范围.实验结果表明:电子有效质量的值不随外加电压的变化而变化,并且对于相同的MOS结构,电子可能具有相同的有效质量.     

基于MOSFET比例差值特性的器件表征方法

利用比例差值方法给出了 MOS器件的一种新特性——比例差值输出特性 ,该特性具有谱峰特征 ,其峰位、峰高与器件的特征参数相关 .采用了一个分析模型来表征谱峰与器件特性参数关系 ,可以直接提取 MOS器件特征参数 .模型计算结果与实验数据保持了很好的一致性 .实际测量中不同衬底条件和不同的比例差值常数对提取参数的影响也作了分析     

MOSFET不同厚度薄栅老化中 SILC的机制

通过对栅电流和栅电压漂移的测量 ,证明了均匀 FN应力老化后栅氧化层中陷阱呈非均匀分布 .不同厚度的栅氧化层产生 SIL C的机制不尽相同 ,薄栅以陷阱辅助隧穿为主 ,类 Pool- Frankel机制在厚二氧化硅栅中起主导作用 .     

利用FN振荡电流测量薄栅MOS结构栅氧化层中隧穿电子的有效质量

给出了一种利用 FN振荡电流的极值 ,测量电子在薄栅 MOS结构的栅氧化层中的平均有效质量方法 .利用波的干涉方法来处理电子隧穿势垒的过程 ,方便地获得了出现极值时外加电压和电子的有效质量之间的分析表达式 .用干涉方法计算所得到的隧穿电子在不同的 MOS结构的二氧化硅介质层中的有效质量表明 :它一般在自由电子质量的 0 .5 2— 0 .84倍的范围 .实验结果表明 :电子有效质量的值不随外加电压的变化而变化 ,并且对于相同的MOS结构 ,电子可能具有相同的有效质量     

全电流模型的比例差分特性

用比例差分算符(PDO)方法研究了长沟MOSFET在各个工作区域(亚阈区和饱和区)的比例差分特性．利用PDO方法研究全电流Pao-Sah双积分模型,结果发现源漏电流的比例差分特性在所有的工作区域内都有谱峰特性,其峰值和峰位与MOSFET的电学参数(如有效迁移率、热电势和阈值电压等)直接相关．利用PDO方法可以避免冗繁地计算双积分公式,并可以容易地提取出重要的MOSFET电学参数．     

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.     

关态应力下 P- MOSFETs的退化

研究了沟长从 0 .5 2 5 μm到 1.0 2 5 μm9nm厚的 P- MOSFETs在关态应力 ( Vgs=0 ,Vds<0 )下的热载流子效应 .讨论了开态和关态应力 .结果发现由于在漏端附近存在电荷注入 ,关态漏电流在较高的应力后会减小 .但是低场应力后关态漏电流会增加 ,这是由于新生界面态的作用 .结果还发现开态饱和电流和阈值电压在关态应力后变化很明显 ,这是由于栅漏交叠处的电荷注入和应力产生的界面态的影响 .Idsat的退化可以用函数栅电流 ( Ig)乘以注入的栅氧化层电荷数 ( Qinj)的幂函数表达 .最后给出了基于 Idsat退化的寿命预测模型