LDD结构参数对多晶硅薄膜晶体管热载流子退化的影响.pdf

第 23卷 第 6期 液 晶 与 显 示 Vol_23，No．6 2008年 12月 ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplays Dec．，2008 文章编号 ：1007—2780(2008)06—0692—04 LDD结构参数对多晶硅薄膜 晶体管热载流子退化的影响 吕志娟 ，韩郑生。，钟传杰 (1．江南大学 信息工程学院，江苏 无锡 214122，E—mail：zhijuan2008@eyou．corn； 2．常熟理工学院 物理与电子科学系 ，江苏 常熟 215500； 3．中国科学院 微 电子研究所 ，北京 100029) 摘 要：基于Tsuprem4和 Medici模拟软件，研究了LDD结构对多晶硅薄膜晶体管热载流 子退化的影响。计算结果表明当栅氧层厚度 t。一0．07 m时，碰撞离化产生率和热电子注 入电流峰值将达到最大，扩展区掺杂浓度增加 ，使沟道 中横 向电场和碰撞离化产生率 的峰值 分布区域 向着栅电极的方向移动，即在应力作用下，热载流子退化的区域 向着栅 电极的方 向 漂移 。 关 键 词 ：多晶硅薄膜 晶体管；热载流子退化 ；Medici；Tsuprem4 中图分类号 ：TN321．5；TN27 文献标识码 ：A 本文利用 Tsuprem4二维工艺模拟软件得到 1 引 言 了优化 的多晶硅薄膜 晶体管结构参数，并通过 多晶硅薄膜 晶体管 (pSiTFT)在有源矩阵 Medici二维器件模拟软件研究 LDD工艺和结构 液晶显示器 (AM LCDs)和静态随机存取存储器 参数对靠近漏端界面处的横 向电场，热电子注入 (SRAMs)等方面有着广泛 的应用口]。在 p—Si 电流以及碰撞离化率等的影响。 TFT中，随着器件特征尺寸 的减小，沟道 中横 向 2 模 拟 电场增大，载流子从源极向漏极方 向加速运动 ，在 漏端将有可能获得足够高的能量而越过 Si—SiO。 图 1是利用 Tsuprem4软件模拟出来的多晶 势垒注入到栅氧化层 中，还有一部分热载流子会 硅薄膜晶体管结构 ，其沟道长度为 1 m，沟道掺 与硅原子发生碰撞 电离 ，产生电子一空穴对，进而 杂的剂量为 2×10ncm ，掺杂能量为 15keV； 产生雪崩热载流子，使沟道电流倍增。那些注入 LDD扩展区的掺杂剂量为 1×10 cm ，离子注 到栅氧化层 中的热电子会对 Si—SiO 界面及栅氧 入能量为 150keV；源漏极掺杂的剂量为 l×1O。 化层造成损伤，导致器件性能发生退化 ，这就是热 cm～，离子注入能量为 100keV，有源区厚度为 载流子效应 (HotCarrierEffect，HCE)Ee,a~。人 0．1 ／,m 。 们对于热载流子失效机理进行 了大量的研究 ，并 提出了一些抗热载流子效应的器件结构和工艺。 漏工程 ]是提高多晶硅薄膜 晶体管抗热载流子特 性的一种有效方法 。目前普遍采用的漏工程是漏 极轻掺杂 (LightlyDopedDrain，LDD)结构 ，即在 沟道靠 近漏端部分 引入轻掺杂 的浅结结构。 LDD结构具有RESURF(ReducedSurfaceField) 作用，能承受部分源漏电压，降低沟道靠近漏端的 图 1 LDDTFT器件结构 电场 ，使器件抗热载流子退化的能力得到提高。 Fig．1 Structureo