不同宽长比的柔性LTPS TFT的电应力可靠性

为了研究不同宽长比的柔性低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)的电应力可靠性,测试了器件的I-V特性,以表征器件在强电场直流应力下由于自热效应和热载流子效应带来的电学性能退化。通过瞬态电流法表征了器件在强电场直流应力下的时间常数谱,并对其产生的新陷阱进行定位,分析了产生陷阱的内在机理。结果表明,在相同的强电场直流应力下宽长比为3/2.5的器件,其电学参数变化最大,自热效应以及热载流子效应带来的影响也最大。自热效应导致器件性能退化的主要原因是较大的栅源电压导致Si/SiO2界面处和栅氧化层中的陷阱增多,而热载流子效应导致器件性能退化的主要原因则是由于较大的漏源电压使得漏极晶界陷阱态密度急剧升高。

基于HTO的LDMOS器件结构及其热载流子注入退化研究

为满足中低压消费电子的市场需求,小尺寸高密度Bipolar-CMOS-DMOS技术得到了蓬勃发展,低损耗和高可靠成为Bipolar-CMOS-DMOS技术中横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(Lateral Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor field effect transistor,LDMOS)设计的重点和难点.本文介绍了一种基于高温氧化层(High Temperature Oxidation layer,HTO)结构的LDMOS,并对其热载流子注入退化机制进行了研究分析,利用高温氧化层结构改善了传统浅槽隔离(Shallow Trench Isolation,STI)结构中氧化物台阶嵌入半导体内部对器件热载流子注入造成的不利影响,提高器件可靠性,同时还缩短了器件导通情况下的电流路径长度,降低损耗.此外本文还提出了对P型体区的工艺优化方法,利用多晶硅作为高能量离子注入的掩蔽层,改善阱邻近效应对器件鲁棒性的影响,同时形成更深的冶金结,可以辅助漂移区杂质离子耗尽,降低漂移区表面电场,在不需要额外增加版次的情况下提高了器件击穿电压.最终得到的基于HTO结构的LDMOS击穿电压为43 V,比导通电阻为9.5 mΩ·mm^(2),线性区电流在10000 s之后的退化量仅为0.87%.

高可靠性P-LDMOS研究

分析了沟道高电场分布产生原因及各个参数对高电场的影响 ,提出了两条沟道设计的原则——拉长沟道同时降低沟道浓度 .模拟结果显示 ,两条原则能够有效地降低沟道两端的两个峰值电场 ,从而缓解沟道热载流子效应 ,提高 P- L DMOS的可靠性 .

深亚微米MOS器件的热载流子效应

对深亚微米器件中热载流子效应 (HCE)进行了研究 .还研究了沟道热载流子的产生和注入以及与器件工作在高栅压、中栅压和低栅压三种典型的偏置条件的关系 .在分析热载流子失效机理的基础上 ,讨论了热载流子效应对电路性能的影响 .提出影响晶体管热载流子效应的因素有 :晶体管的几何尺寸、开关频率、负载电容、输入速率及晶体管在电路中的位置 .通过对这些失效因素的研究并通过一定的再设计手段 ,可以减少热载流子效应导致的器件退化 .

MOSFET的热载流子效应及其表征技术

介绍了热载流子引起MOS器件退化的机制及其退化模型、最大应力模式和典型的寿命预测模型等,并对器件退化的表征技术进行了概述。

激光辐照下PV型HgCdTe探测器反常响应机理

利用PV型探测器开路电压的表达式,并考虑探测器的温度变化建立模型,对激光辐照下PV型HgCdTe探测器开路电压的变化进行了理论计算。当激光较弱时,计算结果与实验结果符合得很好。当激光较强时,对于辐照过程当中探测器输出变化的一般性趋势以及激光完全停照后的热弛豫过程,该模型也能给出较好的解释;但对于激光开始辐照时输出下跳和激光停止辐照时输出上跳的反常现象,该模型不能给出合理的解释。分析认为,该模型较好地描述了晶格温升对探测器输出的影响,但是它没有考虑热载流子效应;当激光较强时,热载流子效应不可忽略,特别是激光开始辐照和激光停止辐照时,载流子与晶格的温度差有比较明显的快速变化,从而导致了探测器的反常响应。

一种抗热载流子退化效应的新型CMOS电路结构

本文在分析MOSFET衬底电流原理的基础上 ,提出了一种新型抗热载流子退化效应的CMOS数字电路结构 .即通过在受热载流子退化效应较严重的NMOSFET漏极串联一肖特基二级管 ,来减小其所受电应力 .经SPICE及电路可靠性模拟软件BERT2 .0对倒相器的模拟结果表明 :该结构使衬底电流降低约 5 0 % ,器件的热载流子退化效应明显改善而不会增加电路延迟 ;且该电路结构中肖特基二级管可在NMOSFET漏极直接制作肖特基金半接触来方便地实现 ,工艺简明可行又无须增加芯片面积 .

0.5μm部分耗尽SOI NMOSFET热载流子可靠性研究

对0.5μm部分耗尽SOI NMOSFET热载流子的可靠性进行了研究。在Vds=5V,Vgs=2.1V的条件下,加电1 000s后,宽长比为4/0.5的部分耗尽SOI H型栅NMOSFET的前栅阈值电压的漂移(ΔVt/Vt)和跨导的退化(Δgm/gm)分别为0.23%和2.98%。以器件最大跨导gm退化10%时所对应的时间作为器件寿命,依据幸运电子模型,0.5μm部分耗尽SOI NMOSFET寿命可达16.82年。

总剂量辐射对65 nm NMOSFET热载流子敏感参数的影响

为了研究总剂量辐射对纳米MOS晶体管热载流子效应的影响,对65nm体硅工艺的NMOS器件进行了总剂量辐射和热载流子试验,对比了辐射前后不同宽长比器件的跨导、栅极泄漏电流、线性饱和电流等电参数。结果表明,MOS器件的沟道宽度越窄,热载流子效应受辐射的影响越显著,总剂量辐射后热载流子效应对器件的损伤增强。分析认为,辐射在STI中引入的陷阱电荷是导致以上现象的主要原因。该研究结果为辐射环境下器件的可靠性评估提供了依据。

热载流子诱生MOSFET/SOI界面陷阱的正向栅控二极管技术表征

本文完成了热载流子诱生MOSFET/SOI界面陷阱正向栅控二极管技术表征的实验研究 .正向栅控二极管技术简单、准确 ,可以直接测得热载流子诱生的平均界面陷阱密度 ,从而表征器件的抗热载流子特性 .实验结果表明 :通过体接触方式测得的MOSFET/SOI栅控二极管R G电流峰可以直接给出诱生的界面陷阱密度 .抽取出来的热载流子诱生界面陷阱密度与累积应力时间呈幂指数关系 ,指数因子约为 0

深亚微米CMOS集成电路抗热载流子效应设计

热载流子效应(HCE)、电介质击穿、静电放电,以及电迁移等失效机理,已经对VLSI电路的长期可靠性造成了极大的威胁。其中,热载流子效应是最主要的失效机理之一。影响CMOS电路热载流子效应的因素有:晶体管的几何尺寸、开关频率、负载电容、输入速率以及晶体管在电路中的位置。通过对这些因素的研究,提出了CMOS电路热载流子可靠性设计的通用准则。

应用于VLSI的PSSWS-LDD MOSFET优化工艺研究

提出实现VLSI的PSSWS(Poly Silicon Side Wall Spacer)—LDD(Lightly DopedDrain)结构,研究了它的形成工艺,获得多晶侧壁形成的优化工艺条件,制作出亚微米有效沟道长度的LDD NMOSFET。在器件性能研究和计算机模拟的基础上,得到PSSWS—LDDMOSFET的优化工艺实现条件;此条件下实现的有效沟道长为0.8μm的PSSWS—LDDNMOSFET,源漏击穿电压达20V,常规器件的小于16V;衬底电流较常规器件的减小约二个数量级。利用此优化条件,研制出高性能的1μm沟道长度的CMOS CD4007电路,2μm沟道长的21级CMOS环振,LSI CMOS 2.5μm沟道长度的门阵列电路GA 300 5SD。结果表明:PSSWS—LDD MOSFET性能衰退小,速度快,可靠性高,适用于VLSI的制造。

动态应力下功率n-LDMOS器件热载流子退化恢复效应

针对功率n-LDMOS器件在动态应力条件下的热载流子退化恢复效应进行了实验和理论研究.电荷泵实验测试和器件专用计算机辅助软件的仿真分析结果表明,在施加不同的动态应力条件下,功率n-LDMOS器件存在2种主要的热载流子退化机理,即鸟嘴区域的热空穴注入和沟道区域的界面态产生,均有明显的退化恢复效应.对功率n-LDMOS器件施加2个连续3 600 s的不同应力,观察每个阶段结束时刻的CP电流曲线,发现该器件在应力变换期间确实发生了热空穴的退陷阱效应.然后,对功率n-LDMOS器件施加3个连续3 600 s的不同应力,观察每个阶段结束时刻的CP电流曲线,发现器件处于关断阶段时,已产生的界面态存在一定程度的复合.

不同沟道长度对n沟MOSFET退化特性的影响

研究不同沟道长度n沟道MOS场效应晶体管的热载流子效应对其退化特性的影响。实验结果表明,随着器件沟道长度的减小,其跨导退化明显加快,特别是当沟道长度小于1 mm时更是如此。这些结果可以用热载流子注入后界面态密度增加来解释。

复合多晶硅栅LDMOS的设计

提出了一种应用于射频领域的复合多晶硅栅LDMOS结构,并提出了具体的工艺实现方法。此结构采用栅工程的概念,设计的栅由S-gate和D-gate两块并列组成,S-gate用高功函数P型多晶硅材料,D-gate用低功函数N型多晶硅材料。MEDICI模拟结果表明,该结构能够降低沟道末端和漏极附近的最高电场强度,提高器件的跨导和截止频率;同时,还能够提高器件的击穿电压,并减小器件的热载流子效应。

SiGe HBT器件的可靠性技术

介绍了SiGe异质结双极晶体管的特点,对SiGe异质结双极晶体管的物理机理进行了讨论,进而分析了影响其可靠性的各种可能因素,总结了目前SiGe HBT可靠性加速寿命试验方法,并进行了比较。

交流信号对亚微米CMOS集成电路可靠性的影响

介绍了交流信号对亚微米CMOS集成电路可靠性的影响,重点分析了亚微米CMOS集成电路中交流应力下的热载流子效应、电迁移、栅氧化层介质击穿效应。通过与直流应力下器件可靠性的对比,分析交流信号与直流信号对亚微米CMOS集成电路可靠性影响的差异。

NMOS短沟DD结构热载流子效应的研究

本文描述制作和研究有效沟长为1μm的砷-磷双注入NMOS管(简称DD管).用工艺模拟和器件模拟程序计算和优化了工艺.实验结果与模拟结果完全一致,说明在相同有效沟道长度下DD结构比普通NMOS管的热载流子效应小.

总剂量辐照对热载流子效应的影响研究

研究了总剂量辐照效应对0.35μm n型金属-氧化物-半导体(NMOS)器件热载流子测试的影响.试验结果表明:经过100 krad(Si)总剂量辐照后进行5000 s的热载流子测试,NMOS器件阈值电压随着总剂量的增大而减小,然后随热载流子测试时间的增加而增大,且变化值远远超过未经过总剂量辐照的器件;总剂量辐照后经过200 h高温退火,再进行5000 s的热载流子测试,其热载流子退化值远小于未高温退火的样品,但比未辐照的样品更明显,即总剂量辐照与热载流子的协同效应要超过两种效应的简单叠加.根据两种效应的原理分析,认为总剂量辐照感生氧化层陷阱电荷中的空穴与热电子复合减少了正氧化层的陷阱电荷,但辐照感生界面态俘获热电子形成负的界面陷阱电荷,表现为两者的协同效应模拟方式比单机理模拟方式对器件的影响更严重.

深亚微米NMOS/SOI热载流子效应及寿命预测

分析并模拟了 SOINMOSFET的电源电压、工艺参数、沟道长度等对器件内部电场的影响 ,并对器件的低压热载流子效应进行实验测试 ,得到了不同应力条件下最大线性区跨导和阈值电压的退化结果 ,以及器件尺寸对这种退化的影响。并实验测试了一个