阶梯栅氧结构的NLDMOS热载流子效应研究

本文对一种新型的阶梯栅氧结构的NLDMOS（Step Gate Oxide NLDMOS , SG-NLDMOS）的热载流子效应进行了研究。采用直流电压应力实验、TCAD仿真、电荷泵测试等方法,对退化现象进行了分析,并提出了退化机制。然后研究了漂移区注入剂量对器件热载流子效应的影响,结果表明低的漂移区注入剂量可以更有效地减小器件导通电阻的退化。     

沟道热载流子导致的SOI NMOSFET's的退化特性

研究了沟道热载流子效应引起的SOI NMOSFET's的退化.在中栅压应力(Vg≈Vd/2)条件下,器件退化表现出单一的幂律规律;而在低栅压应力(Vgs≈Vth)下,由于寄生双极晶体管(PBT)效应的影响,多特性的退化规律便会表现出来,漏电压的升高、应力时间的延续都会导致器件退化特性的改变.对不同应力条件下的退化特性进行了详细的理论分析,对SOI NMOSFET'S器件退化机理提出了新见解.     

沟道热载流子导致的SOI NMOSFET's的退化特性

研究了沟道热载流子效应引起的SOI NMOSFET's的退化.在中栅压应力(Vg≈Vd/2)条件下,器件退化表现出单一的幂律规律;而在低栅压应力(Vgs≈Vth)下,由于寄生双极晶体管(PBT)效应的影响,多特性的退化规律便会表现出来,漏电压的升高、应力时间的延续都会导致器件退化特性的改变.对不同应力条件下的退化特性进行了详细的理论分析,对SOI NMOSFET'S器件退化机理提出了新见解.     

pMOS器件的热载流子注入和负偏压温度耦合效应

研究了在热载流子注入HCI(hot-carrier injection)和负偏温NBT(negative bias temperature)两种偏置条件下pMOS器件的可靠性.测量了pMOS器件应力前后的电流电压特性和典型的器件参数漂移,并与单独HCI和NBT应力下的特性进行了对比.在这两种应力偏置条件下,pMOS器件退化特性的测量结果显示高温NBT应力使得热载流子退化效应增强.由于栅氧化层中的固定正电荷引起正反馈的热载流子退化增强了漏端电场,使得器件特性严重退化.给出了NBT效应不断增强的HCI耦合效应的详细解释.     

SOINMOSFET沟道热载流子的应力损伤

研究了沟道热载流子应力所引起的SOI NMOSFET的损伤,发现在中栅压应力（Vg≈Vd/2）和高栅压应力（Vg≈Vd）条件下,器件损伤表面出单一的幂律规律;而在低栅压应力（Vgs≈Vth)下,多特性的退化规律便会表现出来。同时,应力漏电压的升高、应力时间的延续都会导致退化特性的改变。这使预测SOI器件的寿命变得非常困难。     

深亚微米SOI MOSFET低压热载流子效应研究

当器件尺寸进入深亚微米后，SOI MOS集成电路中的N沟和P沟器件的热载流子效应引起的器件退化已不能忽视。通过分别测量这两种器件的跨导、阈值电压等参数的退化与应力条件的关系，分析了这两种器件的退化规律，对这两种器件的热载流子退化机制提出了合理的解释。并模拟了在最坏应力条件下，最大线性区跨导Gmmax退化与漏偏压应力Vd的关系，说明不同沟长的器件在它们的最大漏偏压以下时，能使Gmmax的退化小于10％。     

SOI NMOSFET沟道热载流子的应力损伤

研究了沟道热载流子应力所引起的SOI NMOSFET的损伤．发现在中栅压应力（Vg≈Vd／2）和高栅压应力（Vg≈Vd）条件下,器件损伤表现出单一的幂律规律;而在低栅压应力（Vgs≈Vth）下,多特性的退化规律便会表现出来．同时,应力漏电压的升高、应力时间的延续都会导致退化特性的改变．这使预测SOI器件的寿命变得非常困难．     

pMOS器件的热载流子注入和负偏压温度耦合效应

研究了在热载流子注入HCI(hotcarrier injection)和负偏温NBT(negative bias temperature)两种偏置条件下pMOS器件的可靠性．测量了pMOS器件应力前后的电流电压特性和典型的器件参数漂移，并与单独HCI和NBT应力下的特性进行了对比．在这两种应力偏置条件下，pMOS器件退化特性的测量结果显示高温NBT应力使得热载流子退化效应增强．由于栅氧化层中的固定正电荷引起正反馈的热载流子退化增强了漏端电场，使得器件特性严重退化．给出了NBT效应不断增强的HCI耦合效应的详细解释．     

深亚微米抗辐照PDSOI nMOSFET的热载流子效应

基于中国科学院微电子研究所开发的0.35 μm SOI工艺,制备了深亚微米抗辐照PDSOI H型栅nMOSFET.选取不同沟道宽度进行加速应力实验.实验结果表明,热载流子效应使最大跨导变化最大,饱和电流变化最小,阈值电压变化居中.以饱和电流退化10%为失效判据,采用衬底/漏极电流比率模型,对器件热载流子寿命进行估计,发现同等沟道长度下,沟道越宽的器件,载流子寿命越短.     

20V NLDMOS器件在关态雪崩击穿条件下的退化

对一种工作在关态雪崩击穿条件下的20V的NLDMOS器件的退化特性进行了研究。通过电流脉冲应力实验、TCAD软件仿真、以及电荷泵测试,提出了两种退化机制。第一种机制是N型漂移区中热空穴注入到氧化层中,在氧化层中形成固定正电荷;第二种机制是漂移区中界面态的增加引起的载流子迁移率下降。这两种机制都随着雪崩电流的增加而增强。     

Investigation on hot-carrier-induced degradation of SOI NLIGBT

The hot-carrier-induced (HCI) degradations of silicon-on-insulator (SOI) lateral insulated gate N-type bipolar transistor (NLIGBT) are investigated in detail by DC voltage stress experiment, TCAD simulation and charge pumping test. The substrate current I_sub and on-state resistance Ron at different voltage stress conditions are measured to assess the HCI effect on device performance. The electric field and impact ionization rate are simulated to assist in providing better physical insights. And charge pumping current is measured to determinate the front-gate interface states density directly. The degradation mechanisms under different gate voltage stress conditions are then presented and summarized.     

电荷泵技术在高压 MOS晶体管可靠性研究中的应用

主要阐述了电荷泵技术在14 V HV MOS晶体管可靠性研究中的应用.使用了一种改进的电荷泵技术分析了经过热载流子加压后的器件特性.使用这种方法,我们可以精确描述器件损伤的位置和程度,以及可以精确评估由于HCI效应引起的界面缺陷的变化,为器件优化与工艺改进提供重要参考信息.     

Hot-carrier-induced on-resistance degradation of step gate oxide NLDMOS

The hot-carrier-induced on-resistance degradations of step gate oxide NLDMOS(SG-NLDMOS) transistors are investigated in detail by a DC voltage stress experiment,a TCAD simulation and a charge pumping test.For different stress conditions,degradation behaviors of SG-NLDMOS transistors are analyzed and degradation mechanisms are presented.Then the effect of various doses of n-type drain drift(NDD) region implant on R_(on) degradation is investigated.Experimental results show that a lower NDD dosage can redu...     

基于电荷泵技术的MOS器件界面特性测量方法

随着CMOS工艺的发展,栅介质层厚度不断减薄,导致栅漏电流不断增大,这使传统测量界面态的方法应用受到限制。介绍了采用电荷泵技术用于MOS器件Si/SiO2界面特性研究,分别研究了脉冲频率、反偏置电压、脉冲幅值和占空比对泵电流的影响,对突变曲线做了深入的理论分析,指出了需要严格的选择脉冲频率、幅值、反偏置电压和占空比,才能保证测量的准确性。这些探索为电荷泵技术在MOS器件中的界面电荷测量和电荷泵曲线分析提供实验指导和理论依据。     

0.275μm nMOST''''s中陷阱辅助隧穿电流对漏端LDD区DCIV谱峰的影响(英文)

应用 direct- currentcurrent voltage(DCIV)和电荷泵 (change pum ping)技术研究了 L DD n MOST’s在热电子应力下产生的界面陷阱 .测试和分析的结果显示 ,一股额外的漏端电流影响了 DCIV谱峰中表征漏区的 D峰 .这股电流主要是陷阱辅助隧穿电流 .     

一种高效率的二相位CMOS高压发生器

随着电源电压的不断降低和芯片面积的不断减小，电荷泵的效率已成为MOS电荷泵电路设计过程中最为人们关心的问题之一，由于传统的Dickson MOS电荷泵在每个传输管上都有问值电压的损失，使得它的效率很低，为了解决这一问题，各种电荷泵电路在不断地出现，四相位MOS电荷泵电路自发明以来，得到了广泛的应用，但是它需要产生四个时钟，增大了面积；更为重要的是，由于四相位电荷泵要求在一个周期内提供四个互不重叠的高电平，从而限制了时钟频率的提高。本文在四相位电荷泵的基础上，提出了一种新型的二相位的电荷泵电路，解决了提高效率和增加芯片面积以及时钟频率提升的矛盾。     

一种低压改进型MOS电荷泵电路的设计

针对使用标准CMOS技术实现的传统电荷泵输出电压较低的不足,文中提出将基本的电荷转移开关进行改进的MOS电荷泵,在泵送增益增加电路的基础上,通过在泵的输出级增加第3个控制信号来提高电荷泵的电压增益,以得到更高的输出电压,将其作为无线传感器的能量收集电路。仿真结果表明,该改进型电荷泵电路适合于低电压设备,并具有较高的泵送增益。其输出电压在同类电荷泵中最高,在1.5 V电源条件下,可高达8.5 V。     

An improved HCI degradation model for a VLSI MOSFET

An improved hot carrier injection (HCI) degradation model was proposed based on interface trap gen-eration and oxide charge injection theory. It was evident that the degradation behavior of electric parameters such as I_(dlin), I_(dsat), G_m and V_t fitted well with this model. Devices were prepared with 0.35μm technology and different LDD processes, I_(dlin) and I_(dsat) after HCI stress were analyzed with the improved model. The effects of interface trap generation and oxide charge injection on device degradation were extracted, and the charge injection site could be obtained by this method. The work provides important information to device designers and process engineers.     

Diagram representations of charge pumping processes in CMOS transistors

A diagram representation method is proposed to interpret the complicated charge pumping(CP) processes. The fast and slow traps in CP measurement are defined.Some phenomena such as CP pulse rise/fall time dependence, frequency dependence,the voltage dependence for the fast and slow traps,and the geometric CP component are clearly illustrated at a glance by the diagram representation.For the slow trap CP measurement,there is a transition stage and a steady stage due to the asymmetry of the electron and hol...