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电压应力下超薄栅氧化层n-MOSFET的击穿特性

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物理学报 2006年第11期55卷 6118-6122页

作者：马晓华郝跃陈海峰曹艳荣周鹏举西安电子科技大学微电子研究所

研究了90nm工艺下栅氧化层厚度为1.4nm的n-MOSFET的击穿特性,包括V-ramp(斜坡电压)应力下器件栅电流模型和CVS(恒定电压应力)下的TDDB(经时击穿)特性,分析了电压应力下器件的失效和退化机理.发现器件的栅电流不是由单一的隧穿引起,同时... 详细信息

研究了90nm工艺下栅氧化层厚度为1.4nm的n-MOSFET的击穿特性,包括V-ramp(斜坡电压)应力下器件栅电流模型和CVS(恒定电压应力)下的TDDB(经时击穿)特性,分析了电压应力下器件的失效和退化机理.发现器件的栅电流不是由单一的隧穿引起,同时还有电子的翻越和渗透.在电压应力下,SiO2中形成的缺陷不仅降低了SiO2的势垒高度,而且等效减小了SiO2的厚度(势垒宽度).另外,每一个缺陷都会形成一个导电通道,这些导电通道的形成增大了栅电流,导致器件性能的退化,同时栅击穿时间变长.

关键词：超薄栅氧化层斜坡电压经时击穿渗透

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超薄栅氧化层的击穿机理与模型的研究进展

固体电子学研究与进展 1998年第4期18卷 442-448页

作者：刘红侠郝跃西安电子科技大学微电子所 710071

超薄栅氧化层的可靠性是MOS集成电路中最重要的问题之一。文中综合分析了超薄栅氧化层击穿的物理模型,并对其击穿机理进行了详细的描述,同时还指出了一些物理模型中存在的问题。为深入研究超薄栅氧化的击穿机理及其可靠性的建模奠定了... 详细信息

超薄栅氧化层的可靠性是MOS集成电路中最重要的问题之一。文中综合分析了超薄栅氧化层击穿的物理模型,并对其击穿机理进行了详细的描述,同时还指出了一些物理模型中存在的问题。为深入研究超薄栅氧化的击穿机理及其可靠性的建模奠定了基础。

关键词：超薄栅氧化层电子陷阱碰撞电离可靠性 MOS IC

热生长超薄栅氧化层的空穴击穿机理与碰撞电离模型

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西安电子科技大学学报 1998年第2期25卷 152-154,159页

作者：刘红侠郝跃西安电子科技大学微电子所

分析了超薄栅氧化层击穿的碰撞电离模型，并对空穴击穿机理进行了详细描述，为超薄栅氧化层的击穿机理的深入研究及超薄栅氧化层击穿模型的建立奠定了基础．

关键词：超薄栅氧化层碰撞电离击穿机理模型半导体

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超薄栅氧化层的TDDB特性与寿命评估

超薄栅氧化层的TDDB特性与寿命评估

作者：廖翠萍西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着超大规模集成电路的不断发展,超薄栅氧化层的质量对器件和电路可靠性的作用越来越重要。经时绝缘击穿(TDDB)是评价薄栅氧化层质量的重要方法。本文介绍了氧化硅结构及其作为栅氧化层的击穿机理和几种主要TDDB击穿模型,重点介绍了其... 详细信息

随着超大规模集成电路的不断发展,超薄栅氧化层的质量对器件和电路可靠性的作用越来越重要。经时绝缘击穿(TDDB)是评价薄栅氧化层质量的重要方法。本文介绍了氧化硅结构及其作为栅氧化层的击穿机理和几种主要TDDB击穿模型,重点介绍了其中的1/E模型。论述了薄栅氧化层TDDB可靠性表征方法及其相关参数。采用恒定电压法,对同一种工艺条件,沟道长为90nm,栅氧化层厚度为1.4nm的NMOSFET施加五种电压应力,测试其相应的击穿时间。比较了相同器件在不同电应力条件下击穿时间和击穿栅漏电流的差异,通过不同应力下样品的击穿时间得到与其对应的栅氧化层累积失效分布图和中位寿命,进而完成1/E模型参数的提取,最后由模型外推出器件在正常工作电压下栅氧化层的寿命,并分别从应力类别和应力大小两个方面对实验结果进行了修正。此外,栅氧化层发展的另一个方向是寻找高k栅介质替代传统的氧化硅,文中就如何选择高k栅介质材料进行了论述,并对氧化硅的理想替代物HfO及其电学特性做了详细讨论。

关键词：超薄栅氧化层经时绝缘击穿恒定电压法寿命预测高k栅介质

基于类渗流导电的超薄栅氧化层软击穿后的电流模拟

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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Journal of Semiconductors 2006年第4期27卷 735-740页

作者：王彦刚许铭真谭长华段小蓉北京大学微电子学研究所北京100871

研究了超薄栅氧化层(≤3.0nm)软击穿(softbreakdown,SBD)后的栅电流和衬底电流特性.提出了一个基于类渗流导电的SBD后栅电流和衬底电流的解析公式———类渗流导电公式.该公式能够在较大的电压范围(-4～+3V)模拟氧化层SBD后的栅电流和... 详细信息

研究了超薄栅氧化层(≤3.0nm)软击穿(softbreakdown,SBD)后的栅电流和衬底电流特性.提出了一个基于类渗流导电的SBD后栅电流和衬底电流的解析公式———类渗流导电公式.该公式能够在较大的电压范围(-4～+3V)模拟氧化层SBD后的栅电流和衬底电流的电流电压特性,为超薄栅氧化层可靠性的研究提供了一个较为简便的公式.

关键词：软击穿超薄栅氧化层类渗流导电电流模拟

重离子单粒子辐射对超薄栅氧化层可靠性影响分析

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固体电子学研究与进展 2022年第2期42卷 141-145页

作者：何玉娟雷志锋张战刚章晓文杨银堂西安电子科技大学微电子学院西安710071 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家重点实验室广州510610

研究了重离子单粒子辐照(Single event effect,SEE)效应对超薄栅氧化层(1.2 nm厚度)的斜坡击穿电压(Voltage ramp dielectric breakdown,VRDB)的影响情况。采用^(209)B(i离子能量为1043.7 MeV)对65 nm CMOS电容进行(1~2)×10^(7) ion/cm^(2)总注量的重离子辐射试验,并在辐射过程中进行VRDB试验。试验结果发现,经过^(209)Bi重离子辐射后,超薄栅CMOS电容的泄漏电流略微增大,跨导-电压曲线稍有畸变;进行累积模式和反型模式的斜坡击穿测试,发现栅氧化层的斜坡击穿电压减小近5%。通过扫描电子显微镜(SEM)检查发现,重离子辐照后栅氧化层中形成微泄漏路径,导致其击穿电压降低,并强烈影响超薄栅氧化层的长期可靠性。

关键词：重离子单粒子辐射 VRDB试验超薄栅氧化层

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含N超薄栅氧化层的击穿特性

Journal of Semiconductors 2001年第10期22卷 1274-1276页

作者：韩德栋张国强任迪远中国科学院新疆物理研究所乌鲁木齐830011

研究了含 N超薄栅氧化层的击穿特性 .含 N薄栅氧化层是先进行 90 0℃干氧氧化 5 m in,再把 Si O2 栅介质放入 10 0 0℃的 N2 O中退火 2 0 min而获得的 ,栅氧化层厚度为 10 nm.实验结果表明 ,在栅介质中引入适量的 N可以明显地起到抑制... 详细信息

研究了含 N超薄栅氧化层的击穿特性 .含 N薄栅氧化层是先进行 90 0℃干氧氧化 5 m in,再把 Si O2 栅介质放入 10 0 0℃的 N2 O中退火 2 0 min而获得的 ,栅氧化层厚度为 10 nm.实验结果表明 ,在栅介质中引入适量的 N可以明显地起到抑制栅介质击穿的作用 .分析研究表明 ,N具有补偿 Si O2 中 O3≡ Si·和 Si3≡ Si·等由工艺引入的氧化物陷阱和界面陷阱的作用 ,从而可以减少初始固定正电荷和 Si/ Si O2 界面态。

关键词：超薄栅氧化层击穿特性微电子

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不同工艺超薄栅氧化层的抗击穿特性

Journal of Semiconductors 2002年第1期23卷 74-77页

作者：韩德栋张国强任迪远陆妩严荣良中国科学院新疆物理研究所乌鲁木齐830011

对注 F、注 N以及先注 N后注 F超薄栅氧化层的击穿特性进行了实验研究 ,实验结果表明 ,在栅介质中引入适量的 F或 N都可以明显地提高栅介质的抗击穿能力 .分析研究表明 ,栅氧化层的击穿主要是由于正电荷的积累造成的 ,F或 N的引入可以补... 详细信息

对注 F、注 N以及先注 N后注 F超薄栅氧化层的击穿特性进行了实验研究 ,实验结果表明 ,在栅介质中引入适量的 F或 N都可以明显地提高栅介质的抗击穿能力 .分析研究表明 ,栅氧化层的击穿主要是由于正电荷的积累造成的 ,F或 N的引入可以补偿 Si/ Si O2 界面和 Si O2 中的 O3≡ Si·和 Si3≡ Si·等由工艺引入的氧化物陷阱和界面陷阱 ,从而减少了初始固定正电荷和 Si/ Si O2 界面态 ,提高了栅氧化层的质量 .通过比较发现 ,注 N栅氧化层的抗击穿能力比注

关键词：超薄栅氧化层抗击穿特性 MOS器件半导体

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含氟超薄栅氧化层的抗击穿特性研究

微电子学 2002年第1期32卷 26-28页

作者：韩德栋张国强任迪远余学锋郭旗严荣良中国科学院新疆物理研究所新疆乌鲁木齐830011

对含 F超薄栅氧化层的击穿特性进行了实验研究。实验结果表明 ,在栅介质中引入适量的 F可以明显地提高栅介质的抗击穿能力。分析研究表明 ,栅氧化层的击穿主要是由于正电荷的积累造成的 ,F的引入可以对 Si/Si O2 界面和 Si O2 中的 O3 ... 详细信息

对含 F超薄栅氧化层的击穿特性进行了实验研究。实验结果表明 ,在栅介质中引入适量的 F可以明显地提高栅介质的抗击穿能力。分析研究表明 ,栅氧化层的击穿主要是由于正电荷的积累造成的 ,F的引入可以对 Si/Si O2 界面和 Si O2 中的 O3 ≡ Si·与 Si3 ≡ Si·等由工艺引入的氧化物陷阱和界面陷阱进行补偿 ,从而减少了初始固定正电荷和 Si/Si O2 界面态 ,提高了栅氧化层的质量。研究结果表明 ,器件的击穿电压与氧化层面积有一定的依赖关系 ,随着栅氧化层面积的减小 ,器件的击穿电压增大。

关键词： MOS器件超薄栅氧化层击穿特性集成电路