在摩爾定律的推動性下,器件的特征尺寸越來越小,隨之而來的可靠性問題嚴(yán)重影響到器件和電路的壽命。HCI退化是當(dāng)前超深亞微米器件中重要的可靠性問題。本文圍繞65nm NMOS器件的HCI效應(yīng)展開了仿真與測試研究。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:首先,本文對熱載流子效應(yīng)在應(yīng)力偏置下的分類及損傷機(jī)制進(jìn)行了說明,并討論了不同柵壓導(dǎo)致HCI退化的原因。同時本文還介紹了工業(yè)界廣泛使用的經(jīng)典熱載流子模型“幸運電子模型”,此模型認(rèn)為熱載流子幸運地獲得足以翻越勢壘的能量時會注入到柵氧化層,造成器件的損傷。但在短溝器件中,幸運電子模型不能很好的解釋在較低電壓下的HCI退化現(xiàn)象,為此本文介紹了“能量驅(qū)動模型”來解釋短溝器件中的熱載流子效應(yīng)。其次,本文通過仿真得出影響電路性能的關(guān)鍵參數(shù)并得到了閾值電壓的分布。通過對工藝參數(shù)的波動設(shè)置,使器件的初始閾值電壓波動范圍分別不超過正負(fù)1.5σ,即414mV±28.4mV,然后分析了在這些工藝波動的情況下,器件在經(jīng)過HCI應(yīng)力之后,其V_th出現(xiàn)的不同的退化情況,即壽命出現(xiàn)的變化。仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn),在Halo工藝中,注入能量的波動相比較注入傾角和劑量更明顯,... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
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縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容以及結(jié)構(gòu)安排
第二章 熱載流子效應(yīng)的物理機(jī)制
    2.1 集成電路可靠性
        2.1.1 可靠性概述
        2.1.2 可靠性統(tǒng)計分布函數(shù)
    2.2 熱載流子效應(yīng)產(chǎn)生以及損傷的物理機(jī)制
        2.2.1 熱載流子效應(yīng)的分類
        2.2.2 熱載流子效應(yīng)的物理機(jī)制
    2.3 熱載流子效應(yīng)的退化模型
        2.3.1 幸運電子模型
        2.3.2 能量驅(qū)動模型
    2.4 熱載流子壽命預(yù)測方法
        2.4.1 加速應(yīng)力實驗
        2.4.2 壽命預(yù)測模型
    2.5 本章小結(jié)
第三章 65nmNMOS器件的熱載流子效應(yīng)仿真研究
    3.1 HSPICE電路仿真
    3.2 器件結(jié)構(gòu)的二維模擬生長
    3.3 柵氧化層厚度對熱載流子效應(yīng)的影響
    3.4 器件柵長對熱載流子效應(yīng)的影響
    3.5 Halo工藝波動對HCI效應(yīng)的影響
        3.5.1 Halo注入角度波動對HCI效應(yīng)的影響
        3.5.2 Halo注入劑量波動對HCI效應(yīng)影響
        3.5.3 Halo注入能量波動對HCI效應(yīng)的影響
    3.6 LDD工藝波動對HCI效應(yīng)的影響
        3.6.1 LDD注入劑量波動對HCI效應(yīng)影響
        3.6.2 LDD注入能量波動對HCI效應(yīng)影響
    3.7 本章小結(jié)
第四章 65nmNMOS器件的熱載流子效應(yīng)實驗研究
    4.1 測試結(jié)構(gòu)的設(shè)計
    4.2 測試實驗設(shè)計
        4.2.1 應(yīng)力測試流程
        4.2.2 確定漏極應(yīng)力電壓
        4.2.3 確定柵極應(yīng)力電壓
    4.3 基本電學(xué)測試
        4.3.1 輸出特性退化
        4.3.2 線性區(qū)跨導(dǎo)退化
        4.3.3 轉(zhuǎn)移特性退化
        4.3.4 熱載流子應(yīng)力下器件參數(shù)退化
    4.4 不同器件結(jié)構(gòu)熱載流子效應(yīng)退化特征
        4.4.1 寬長比對閾值電壓退化的影響
        4.4.2 柵長對閾值電壓退化的影響
    4.5 天線效應(yīng)對熱載流子效應(yīng)的影響
    4.6 熱載流子壽命預(yù)測
    4.7 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)和展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]集成電路中的天線效應(yīng)[J]. 劉義凱,劉麗娜.  微處理機(jī). 2011(06)
[2]Halo注入角度對熱載流子效應(yīng)的影響及優(yōu)化[J]. 王兵冰,汪洋,黃如,張興.  固體電子學(xué)研究與進(jìn)展. 2007(01)
[3]一種適用于短溝道LDD MOSFET參數(shù)提取的改進(jìn)方法（英文）[J]. 于春利,郝躍,楊林安.  半導(dǎo)體學(xué)報. 2004(10)
[4]亞微米、深亞微米LDD MOSFET的襯底電流模型中特征長度改進(jìn)的描述（英文）[J]. 于春利,楊林安,郝躍.  半導(dǎo)體學(xué)報. 2004(09)
[5]開態(tài)熱載流子應(yīng)力下的 n-MOSFETs的氧化層厚度效應(yīng)（英文）[J]. 胡靖,穆甫臣,許銘真,譚長華.  半導(dǎo)體學(xué)報. 2002(03)

博士論文
[1]超深亞微米LDD MOSFET器件模型及熱載流子可靠性研究[D]. 于春利.西安電子科技大學(xué) 2005

碩士論文
[1]65nm先進(jìn)節(jié)點OPC后續(xù)修補(bǔ)方法的研究[D]. 馬銀鳳.復(fù)旦大學(xué) 2013
[2]超深亞微米NMOSFET中的熱載流子效應(yīng)[D]. 邢德智.西安電子科技大學(xué) 2007



本文編號：3669416