深亚微米pMOS器件的HCI和NBTI耦合效应与物理机制.pdfVIP

第 26 卷 　第 9 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 26 　No . 9 2005 年 9 月 C H IN ESE J OU RNAL O F SEM ICONDU C TOR S Sep . ,2005 深亚微米 pMOS 器件的 HCI 和 NBTI 耦合 效应与物理机制 刘红侠 　郝 　跃 ( 西安电子科技大学微电子学院 , 宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室 , 西安 　7 1007 1) ( ) ( 摘要 : 研究了深亚微米 p MO S 器件的热载流子注入 hotcarrier inj ection , HCI 和负偏压温度不稳定效应 negative bia s t emp erat ure in st abilit y ,NB TI) 的耦合效应和物理机制. 器件在室温下的损伤特性由 HCI 效应来控制. 高温条 件下 ,器件受到 HCI 和 NB TI 效应的共同作用 ,二者的混合效应表现为 NB TI 不断增强的 HCI 效应. 在 HCI 条件 下器件的阈值电压漂移依赖沟道长度 ,而 NB TI 效应中器件的阈值电压漂移与沟道长度无关 ,给出了分解 HCI 和 NB TI 耦合效应的方法. 关键词 : 深亚微米 p MO S 器件 ; 热载流子注入 ; 负偏压温度不稳定性 ; 界面态 ; 氧化层固定正电荷 PACC : 7340Q ; 7300 ; 7220J 中图分类号 : TN 3863 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2005) 性的影响则研究甚少. 在实际的工作器件中 ,这两种 1 　引言 效应同时存在并相互影响. 如何理解在 H CI 和 NB T I 效应共同作用下 ,深亚微米p MO S 器件的退化以 ( MO S 器件 中的热载流子注入 hotcarrier in 及这两种效应之间的相互作用机制 , 以便定量确定 ) ( j ectio n , H CI 和负偏压温度不稳定效应 negative H CI 效应和 NB T I 效应各 自的贡献. 本文主要研究 bia s t emp erat ure in st abilit y , NB T I) 是影响器件可 了高温沟道热载流子模式下 , H CI 和 NB T I 的共同 靠性 的重 要 因素. 对 于 目前 采 用 特 征 尺 寸 在 作用对器件阈值 电压和跨导漂移 的影响 , 提 出了 μ 025 m 以下工艺的 MO SF E T ,其 H CI 和 NB TI 可 NB T I 效应不断增强的 H CI 耦合效应机制和分解 靠性分析成为高性能设计和高可靠性应用中的重要 这两种效应的方法. 环节[ 1～4 ] . MO S 器件中的 H CI 效应源于器件特征 尺寸的不断缩小和沟道 中横 向和纵 向电场 的增 2 　深亚微米 pMOS 器件 的 HCI 和 加[ 5 ,6 ] . 在深亚微米尺度下 , H CI 效应主要反映在沟