深亚微米CMOS器件中栅氧化层的经时击穿行为(TDDB)及其机理研究

本论文的主要目的是通过研究深亚微米集成电路器件中栅氧化层可靠性,利用笔者所在公司不同技术代工艺制造的器件深入探讨栅氧的经时击穿行为(TDDB)及其损伤机理,从而探索器件栅氧化层退化规律,获得其有效寿命的精确测定。随着工艺技术的发展,器件的线宽不断缩小,使得芯片集成度上升,成本下降以及器件拥有较大的驱动电流。但随之而来的超薄氧化层所造成的漏电流的增加在可靠性方面产生了严重的问题。当器件沟道长度缩小至0.18μm,栅极氧化层在3nm左右,此时器件栅氧化层的击穿机理已经与较厚氧化层器件的大不一样,外推获得氧化层寿命的经验模型是采用E模型还是1/E模型,都是目前普遍关注的问题。本文分析了上述两种模型各自的优缺点和适用范围,同时进行了大量实验测试,对汇集的数据进行了分析整理,发现了一些内在的特定的深层次机理,而这些机理是在目前国内国际同行研究结果所没有的。相信本论文能够给业界同行开展相关工作时提供明确信息,同时也希望引发更广泛、更深入的讨论,使得这一难题最终被完全解决。