超薄栅n-MOSFETs热载流子寿命预测模型

对氧化层厚度为 4和 5 nm的 n- MOSFETs进行了沟道热载流子应力加速寿命实验 ,研究了饱和漏电流在热载流子应力下的退化 .在饱和漏电流退化特性的基础上提出了电子流量模型 ,此模型适用于氧化层厚度为 4— 5 nm或更薄的器件     

直接隧穿应力下超薄栅氧MOS器件退化

研究了栅氧厚度为1.4nm MOS器件在恒压直接隧穿应力下器件参数退化和应力感应漏电流退化. 实验结果表明,在不同直接隧穿应力过程中,应力感应漏电流（SILC）的退化和Vth的退化均存在线性关系. 为了解释直接隧穿应力下SILC的起因,建立了一个界面陷阱和氧化层陷阱正电荷共同辅助遂穿模型.     

热载流子应力下n-MOSFET线性漏电流的退化

研究了不同沟道和栅氧化层厚度的n-M O S器件在衬底正偏压的VG=VD/2热载流子应力下,由于衬底正偏压的不同对器件线性漏电流退化的影响。实验发现衬底正偏压对沟长0.135μm,栅氧化层厚度2.5 nm器件的线性漏电流退化的影响比沟长0.25μm,栅氧化层厚度5 nm器件更强。分析结果表明,随着器件沟长继续缩短和栅氧化层减薄,由于衬底正偏置导致的阈值电压减小、增强的寄生NPN晶体管效应、沟道热电子与碰撞电离空穴复合所产生的高能光子以及热电子直接隧穿超薄栅氧化层产生的高能光子可能打断S i-S iO2界面的弱键产生界面陷阱,加速n-M O S器件线性漏电流的退化。     

不同HALO掺杂剂量的超薄栅pMOSFET的退化

研究了热载流子应力下栅厚为2.1nm,栅长为0.135μm的pMOSFET中HALO掺杂剂量与器件的退化机制和参数退化的关系.实验发现,器件的退化机制对HALO掺杂剂量的改变不敏感,但是器件的线性漏电流、饱和漏电流、最大跨导的退化随着HALO掺杂剂量的增加而增加.实验同时发现,器件参数的退化不仅与载流子迁移率的退化、漏串联电阻增大有关,而且与阈值电压的退化和应力前阈值电压有关.     

不同HALO掺杂剂量的超薄栅pMOSFET的退化

研究了热载流子应力下栅厚为2 .1nm ,栅长为0 .135μm的p MOSFET中HAL O掺杂剂量与器件的退化机制和参数退化的关系.实验发现,器件的退化机制对HAL O掺杂剂量的改变不敏感,但是器件的线性漏电流、饱和漏电流、最大跨导的退化随着HAL O掺杂剂量的增加而增加.实验同时发现,器件参数的退化不仅与载流子迁移率的退化、漏串联电阻增大有关,而且与阈值电压的退化和应力前阈值电压有关.     

直接隧穿应力下超薄栅氧MOS器件退化

研究了栅氧厚度为1.4nm MOS器件在恒压直接隧穿应力下器件参数退化和应力感应漏电流退化.实验结果表明,在不同直接隧穿应力过程中,应力感应漏电流(SILC)的退化和Vth的退化均存在线性关系.为了解释直接隧穿应力下SILC的起因,建立了一个界面陷阱和氧化层陷阱正电荷共同辅助遂穿模型.     

热载流子应力下超薄栅pMOS器件氧化层陷阱电荷的表征

利用电荷泵技术研究了4nm pMOSFET的热载流子应力下氧化层陷阱电荷的产生行为.首先,对于不同沟道长度下的热载流子退化,通过直接的实验证据,发现空穴陷阱俘获特性与应力时间呈对数关系.然后对不同应力电压、不同沟道长度下氧化层陷阱电荷(包括空穴和电子陷阱俘获)的产生做了进一步的分析.发现对于pMOSFET的热载流子退化,氧化层陷阱电荷产生分两步过程:在较短的应力初期,电子陷阱俘获是主要机制;而随着应力时间增加,空穴陷阱俘获作用逐渐显著,最后主导了氧化层陷阱电荷的产生.     

关态应力下 P- MOSFETs的退化

研究了沟长从 0 .5 2 5 μm到 1.0 2 5 μm9nm厚的 P- MOSFETs在关态应力 ( Vgs=0 ,Vds<0 )下的热载流子效应 .讨论了开态和关态应力 .结果发现由于在漏端附近存在电荷注入 ,关态漏电流在较高的应力后会减小 .但是低场应力后关态漏电流会增加 ,这是由于新生界面态的作用 .结果还发现开态饱和电流和阈值电压在关态应力后变化很明显 ,这是由于栅漏交叠处的电荷注入和应力产生的界面态的影响 .Idsat的退化可以用函数栅电流 ( Ig)乘以注入的栅氧化层电荷数 ( Qinj)的幂函数表达 .最后给出了基于 Idsat退化的寿命预测模型     

热载流子应力下p-MOSFETs在低栅电压范围的统一退化模型

研究了低栅电压范围的热载流子统一退化模型.发现对于厚氧化层的p-MOSFETs主要退化机制随应力电压变化而变化,随着栅电压降低,退化机制由氧化层俘获向界面态产生转变,而薄氧化层没有这种情况,始终是界面态产生;此外退化因子与应力电压成线性关系.最后得出了不同厚度的p-MOSFETs的统一退化模型,对于厚氧化层,退化由电子流量和栅电流的乘积决定,对于薄氧化层,退化由电子流量决定.     

热载流子应力下p-MOSFETs在低栅电压范围的统一退化模型

研究了低栅电压范围的热载流子统一退化模型.发现对于厚氧化层的p-MOSFETs主要退化机制随应力电压变化而变化,随着栅电压降低,退化机制由氧化层俘获向界面态产生转变,而薄氧化层没有这种情况,始终是界面态产生;此外退化因子与应力电压成线性关系.最后得出了不同厚度的p-MOSFETs的统一退化模型,对于厚氧化层,退化由电子流量和栅电流的乘积决定,对于薄氧化层,退化由电子流量决定.