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高κ LaAlO3 栅介质的边缘寄生电容效应研
究#
刘红侠,张昊*
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(西安电子科技大学微电子学院)
摘要:本文主要研究了采用高κ栅介质时普遍存在的阈值电压漂移问题。研究结果表明:高
κ LaAlO3 栅介质的应用增加了氧化层的物理厚度,由此产生的边缘电场效应随着κ值的增
大而变得显著。本文对边缘寄生电容进行了分析和讨论,定量研究了边缘寄生电容对短沟道
效应的增强作用以及对阈值电压的影响。
关键词:LaAlO3 栅介质;边缘寄生电容;短沟道效应;阈值电压漂移
中图分类号:TN4
Investigation on effect of edge parasitic capacitance of
high κ LaAlO3 gate dielectric
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LIU HONGXIA1, ZHANG HAO2
(School of Microelectronics,Xidian University)
Abstract: I The paper mainly focuses on the threshold voltage shift of high k gate dielectric. The
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research results show that the application of high-κ LaAlO3 gate dielectric increases the physical
thickness of the oxide layer. It makes the edge field effect es more obvious for increasing κ value.
In this paper, the authors explain how the edge parasitic capacitance works, and then the actual value of
the edge parasitic capacitance under 90nm technology is calculated to show its influence on the short
channel effect and the threshold voltage shift.
Key words: LaAlO3 gate dielectric; edge parasitic capacitance; short channel effect;
threshold voltage shift
0 引言
在遵循等比例缩小原则追求更高性能的器件时,为了增大驱动电流,提高工作速度,
必须使栅氧化层厚度和沟道长度同时按比例缩小,这要求采用具有更薄栅氧化层的器件[1-6]。
然而电压不能同时的按比例缩小,当栅氧化层减薄到一定程度时,强电场下引起的碰撞电离
产生的大量高能量电子。某些电子具有足够大的能量去越过 SiO2 势垒进入 SiO2 的导带,破
坏了栅氧化层的绝缘性,宏观上表现为栅氧化层的击穿。所以,科学家就开始寻找一种合适
的高κ材料来代替 SiO2。高κ材料的应用在很大程度上解决了由等比例缩小原则带来的栅
氧化层可靠性问题。
与其