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超薄栅PMOS器件热载流子效应和NBTI效应的研究

作　者: 张铁男
导　师: 姚素英；陆韵峰
学　校: 天津大学
专　业: 电子与通讯工程
关键词: 可靠性热载流子效应超薄栅MOS器件界面陷阱氧化层电荷 NBTI效应
分类号: TN386.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着微电子技术的迅速发展,MOS器件特征尺寸不断按比例缩小,导致热载流子效应日益严重。近年来,MOS器件热载流子效应的研究已成为CMOS可靠性问题的重要研究课题。本论文研究热载流子效应对超薄栅深亚微米PMOS器件的影响,研究引起器件退化的特性和物理机制等可靠性问题,并进行了实验分析和理论研究,同时本文还引入了NBTI这一导致PMOS可靠性更严重退化的效应。论文主要在以下几个方面进行了分析,即不同栅压应力下PMOS器件退化状况的分析;产生界面陷阱和氧化层电荷分布的非均匀性的分析;对P沟MOS器件在不同应力模式下的退化特性与机制的研究与比较;对不同栅氧化层厚度、不同沟长的P沟MOS器件在不同热载流子应力模式下的界面陷阱和氧化层电荷产生特性的研究;以及PMOS器件退化更为严重的NBTI效应的研究,从而得出超薄栅PMOS器件热载流子效应和NBTI效应影响下的特性表征。论文通过大量的实验数据,摸索找到了几种能够更加准确分析热载流子效应和NBTI效应的量测方法,比如我们提出用正向和反向量测模式的差异来评估热载流子效应对漏端和有效沟道长度造成的退化程度,这样可以很直观地评估造成PMOS器件热载流子效应最严重退化的应力条件;同时,由于直接表征热载流子应力下产生缺陷的重要性,我们提出采用固定高电平的CP方法表征PMOS器件热载流子应力下氧化层电荷产生的方法,并通过实验验证。论文的分析研究来源于本人工程实践,其理论分析是基于在实际工艺过程中的器件特性进行分析所得,对于生产实践中可靠性的分析和改善有很好的借鉴意义。

超薄栅PMOS器件热载流子效应和NBTI效应的研究

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