文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
深亚微米LDD MOSFET器件热载流子效应研究
姓名:饶伟
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:柴常春
20090101
摘要随着制造技术向深亚微米方向快速发展,热载流子效应导致了本论文在典型短沟器件模型基础上建立了适用于深亚微米的热载流子效应,并且在幸运电子模型的基础上导出了栅电流模型。重点分析了电路系统的可靠性问题。本文所研究的器件是深亚微米器件可靠性加固的理想结构,能够有效抑制热载流子效应。的简捷模型。从热载流子的产生和注入机制入手,分析了在不同偏置下衬底电流的机理,在甐特性模型的基础上建立了适用于器件的衬底电流模型,其中对特性长度这一非常重要的参数做了改进描述,使之更适合分析薄栅深亚微米器件的衬底电流特性。本论文对器件进行了仿真分析,探讨了器件工艺参数对热载流子效应的影响。提出了器件热载流子退化的物理解释,并进行了和αμ跫芯俊W詈笸ü訢延伸结构,,娜仍亓髯友芯浚箍L教至瞬煌骷峁苟云骷煽啃缘挠跋臁关键词:热载流子效应衬底电流模型可靠性
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导师签名:;料本人签名:监整难创新性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究包含其他人已经发表或撰写过的研究成果:也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文:学校可以公布论文的全部成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。C艿穆畚脑解密后遵守此规定本人签名:日期
第一章绪论研究背景工艺技术进入到深亚微米阶段,器件沟道的有效长度小于沟道中的电离碰撞几率增加,导致更多的热载流子的注入。随着器件尺寸的减小,比例减小,这就导致了沟道区的横向和纵向电场显著增大。载流子在高电场中获得足够的能量,形成热载流子的几率大大增加。这些高能载流子在器件的电荷陷阱俘获,导致器件性能降低兄档缪蛊疲绲冀档停ズ偷缌魍嘶,热载流子效应所致的电路系统的可靠性是器件的长期失效问题,它是一种积累过程。随着集成电路技术向深亚微米方向的发展,器件内的热载流子效应所产生的氧化层或沟道表面的损伤尺度占沟道总尺度的比例也迅速成为新工艺评估所必须考虑的因素。不仅如此,热载流子效应纳入器件设计过程,在对热载流子效应的研究中,主要关心的问题是热载流子效应引起的器件特性,如阈值电压,跨导,栅电流和衬底电流,线性和饱和区漏电流等的变化量,削弱热载流子效应的新型器件结构。通过设计新的工艺和进行工艺优化,改进器件几何结构和掺杂剖面,实现对器件的热载流子效应的加固,保证系统件的高集成度和超薄的栅极氧化层使得器件能提供更好的性能。然而,使用先进工艺技术制造的器件由于器件沟道的缩短和栅极氧化层的变薄将会带来一系列的可靠性的问题。随着器件沟道长度的减小,沟道中的有效电场会急剧增大,使得热载流子注入的可靠性问题被广泛的讨论,己经成为一个主要的可靠性问题。随着制造技术向深亚微米方向快速发展,器件尺寸不断地缩小,为了与外电路系统匹配和减小延迟的需要,工作电压并未能随之等沟道中能够翻越界面势垒注入栅氧,,或被栅氧化层中电路性能随着时间逐渐退化。有研究表明,深亚微米器件∞∥.¨在漏偏置电压低于保曰岢鱿秩仍亓髯油嘶窒蟆緇,俊R虼思词蛊骷墓ぷ电压大幅度降至,仍不足以有效地防止热载流子引入的器件损伤,热载流子效应己成为限制电路寿命及最大器件密度的最主要因素之一,所以必须高度重视对深亚微米器件中热载流子效应的研究。增加,所引起的器件参数或特性的变化量也变得明显起来。因此热载流子效应己成为器件设计规则之一已是必然的趋势伞俊并由此估计热载流子效应对器件寿命的限制。热载流子效应的研究动力是寻求能‘的长期可靠性。
的小尺寸在沟长调制伞⒙┲率评萁档⒃亓髯铀俣缺ズ偷国内外研究状况而高密度、高性能和高可靠性是发展的主要方向,一方面是朝着大规模集成度发展,使器件和电路的性能得到提高。另一方面,可靠性问题已成为发展靠性提出了更高的要求,在某些领域,器件与电路可靠性己经成为了首要的技术钛俏⒚譓骷偷缏返耐嘶诰蔡投αο滤氏值亩捞靥匦砸及相应的模型建立。罢夷芄幌魅跞仍亓髯有вΦ男缕骷峁购偷缏飞杓品椒ǎ即通过设计新的工艺条件改进器件几何结构和掺杂剖面。优化电路结