热载流子效应对器件可靠性的影响

《热载流子效应对器件可靠性的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、重庆邮电大学研究生堂下考试答卷2011-2012学年第2学期考试科目微电子器件可靠性姓名徐辉年级2011级专业微电子与固体电子学学号S1104030102012年5月25日热载流子效应对器件可靠性的影响徐辉（重庆邮电大学光电工程学院，重庆400065）摘要：介绍了几种热载流子以及MOSFET的热载流子注入效应。在此基础上总结了热载流子注入效应对MOS器件可靠性的影响。随着MOS器件尺寸的缩小和集成电路规模的增大，热载流子效应显得更加显著。最后介绍了几种提高抗热载流子效应的措施。关键词：热载流子；热载流子注入效应；可靠性EffectsofHot-carriersInj

2、ectionEffectontheReliabilityXuHui(CollegeofPhotoelectricEngineering,ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications,Chongqing,400065,P.R.China)Abstract:TheeffectofhotcarrierandtheMOSFEThot-carriersinjectionarereviewed.Onthisbasis,thehot-carriersinjectioneffectonthereliabilityofMOSdevic

3、esaresummedup.WiththeincreasingsizeofMOSdevicesshrinkinsizeandintegratedcircuits,thehot-carrierseffectisevenmoresignificant.Finally,severalmeasurestoimprovethethermalcarriereffectsareintroducted.Keywards:hotcarrier;hot-carriersinjectioneffect;reliability器件以及大规模集成电路中，容易0前言出现热载流子。随着VLSI集

4、成度的日益提高，在使用条件下，MOSFET会遇MOS器件尺寸不断缩小至亚微米乃至到四种类型的热载流子[1]；深亚微米级，热载流子效应已成为影沟道热载流子(CHC)；衬底热载响器件可靠性的重要因素之一。从第流子(SHC)，漏端雪崩热载流子一次意识到热载流子可导致器件退化(DAHC)；和二次产生热电子以来，有关MOSFET热载流子效应的(SGHE)。研究已持续了近30年。热载流子注入沟道热载流子(CHC)：热电子来效应对MOS器件性能的影响也越来源于表面沟道电流，是从源区向漏区越引起人们的关注。运动的电子，在漏结附近受到势垒区电场加速，电子获得了能量而被加速，1热载流子

5、成为热电子。当载流子从外界获得了很大能衬底热载流子(SHC)：热电子来量时，即可成为热载流子。例如在源于衬底电流，在势垒区电场的加强电场作用下，载流子沿着电场方速下运动到Si-SiO2界面，其中部分向不断漂移，不断加速，即可获得电子的能量可以达到或超过Si-SiO2很大的动能，从而可成为热载流子。势垒高度，便注入到栅氧化层中去。对于半导体器件，当器件的特征尺漏端雪崩热载流子(DAHC)：晶寸很小时，即使在不很高的电压下，体管处在饱和状态时，一部分载流也可产生很强的电场，从而易于导子在夹断区域与晶格原子相撞，通致出现热载流子。因此，在小尺寸过碰撞电离，激发电子-空穴对

6、。二次产生热电子(SGHE)：由二热载流子注入效应改变了氧化层次碰撞电离产生的少子或Bremsst-中电荷的分布，引起器件参数的退化，rahlung辐射所产生的。大大降低了器件的可靠性和工作寿命。2热载流子注入效应3.2热载流子效应的失效现象热载流子又称高能载流子，产生于MOSFET漏端的大沟道电场，这个对于MOSFET及其IC在高温偏沟道电场会加速载流子，使其有效温置条件下工作时，有可能发生阈值电度高于晶格的温度。这些热载流子通压的漂移；但若在没有偏置的情况下过声子发射的形式把能量传递给晶再进行烘烤（200-2500C）几个小时之格，这会造成在Si-SiO2界面处

7、能键的后，即可部分或者全部恢复原来的性断裂，热载流子也会注入到SiO2中而被能；不过若再加上电压工作时，性能俘获。键的断裂和被俘获的载流子会又会产生变化。这就是热载流子效应产生氧化层陷阱电荷和界面态，这会所造成的失效现象。影响沟道载流子的迁移率和有效沟道3.2.1雪崩倍增效应势能。能量达到甚至超过Si-SiO2势垒在小尺寸MOSFET中，不大的源(3.2eV)便会注入到SiO2中去，当能量/漏电压即可在漏极端附近处形成很等于或大于4.2eV时就会打断共价键高的电场；特别是，当MOSFET工作而产生界面陷阱，这就是热载流子注于电流饱和的放大状态时，沟道在漏入效应，