MOSFET噪聲與熱載流子效應研究.pdf

1、隨著MOS器件尺寸逐漸減小，由熱載流子效應導致的損傷變得越來越嚴重，已成為影響器件性能的主要失效機制之一。為了保證使用的可靠性同時盡可能地降低成本，人們迫切需要一種可靠、快速、成本低廉的無損傷熱載流子效應預測方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電參數(shù)退化表征方法。 本文介紹了MOS器件熱載流子效應及1/f噪聲物理機制。在此基礎(chǔ)上，進行了噪聲與熱載流子相關(guān)性實驗，獲取了大量熱載流子應力前后MOS器件的電參數(shù)及噪聲參數(shù)數(shù)據(jù)，并對MOS器件抗熱載流子能力

2、的1/f噪聲表征進行了深入研究。 本文取得了以下研究成果： 分別在三種柵壓應力下對MOS器件進行熱載流子注入實驗，發(fā)現(xiàn)不同柵壓應力下的熱載流子獲得不同能量，從而形成高能和低能熱載流子。在MOS器件柵氧化層中，高能熱載流子打斷硅硅鍵，低能熱載流子打斷硅氫鍵、硅氫氧鍵，激發(fā)產(chǎn)生氧化層陷阱以及深、淺能級的界面態(tài)等缺陷。這些缺陷引起不同程度的閾值電壓漂移、跨導退化及1/f噪聲參數(shù)退化，嚴重的還引起器件的失效。 本文發(fā)現(xiàn)與

3、傳統(tǒng)的電參量相比較，噪聲參數(shù)可以更敏感的反映器件在各種應力下的熱載流子效應損傷。噪聲指數(shù)γ的變化與器件不同應力下的柵氧缺陷分布特性相關(guān)。基于Si/SiO<,2>界面態(tài)和氧化層陷阱形成理論，深入討論了該類器件熱載流子注入對1/f<'γ>，的影響，提出了用噪聲參數(shù)S·f<'γ>，表征三種柵應力下MOS器件抗熱載流子損傷能力的方法。 本文結(jié)果為1/f噪聲用作MOS器件熱載流子損傷機理研究的新工具，對其抗熱載流子性能進行無損評估提供了理