本文關(guān)鍵詞：0.18μm部分耗盡SOI H形柵NMOSFET常溫下熱載流子效應(yīng)的研究

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【摘要】：SOI (Silicon On Insulator,絕緣體上硅)技術(shù)是自上世紀(jì)末以來(lái)集成電路領(lǐng)域興起的研究熱點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航天、航空、軍工、汽車(chē)電子等行業(yè),具有明顯好于體硅材料的優(yōu)良特性。熱載流子效應(yīng)(Hot-Carrier Effect, HCE)直接影響半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和使用壽命,與半導(dǎo)體制造工藝、制備材料、器件結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境等均有直接關(guān)系,是集成電路尤其是軍品可靠性研究重點(diǎn)手段之一。SOI雖然具有其優(yōu)越性,但由于埋氧化層(BOX)的存在以及為了避免SOI浮體效應(yīng)經(jīng)常會(huì)采用特殊的體接觸結(jié)構(gòu),使得SOI器件尤其是PD (Partially Depleted,部分耗盡)SOI器件的熱載流子效應(yīng)的研究更加復(fù)雜,本文通過(guò)對(duì)0.18pm PD SOI H形柵NMOSFET進(jìn)行加速應(yīng)力試驗(yàn)研究,觀(guān)察熱載流子效應(yīng)下常用的不同寬長(zhǎng)比結(jié)構(gòu)的器件閾值電壓、最大跨導(dǎo)、漏端飽和電流三個(gè)參數(shù)與應(yīng)力偏置條件、應(yīng)力時(shí)間、器件結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,旨在加速0.18μm PD SOI抗輻射器件和電路產(chǎn)品實(shí)用化進(jìn)程,完成的主要工作成果如下：1)完善了SOI器件熱載流子試驗(yàn)的系統(tǒng),補(bǔ)充并規(guī)范了試驗(yàn)流程；2)修正了原有的熱載流子效應(yīng)模型,完成大量的加速應(yīng)力試驗(yàn),對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和擬合,得出器件退化參數(shù)(器件閾值電壓、最大跨導(dǎo)、漏端飽和電流)與應(yīng)力偏置(VGSstress、VDSstress)、應(yīng)力時(shí)間(t)和溝道長(zhǎng)度(L)、寬度(W)之間的關(guān)系；3)提出建立H形柵NMOSFET的TCAD器件模型,分析溝道橫向電場(chǎng)分布,解釋了PD SOI NMOSFET熱載流子效應(yīng)的物理機(jī)制；將建立的熱載流子模型對(duì)標(biāo)準(zhǔn)0.18pm PD SOI工藝SPICE模型進(jìn)行部分修正,用環(huán)振電路對(duì)器件模型進(jìn)行了有效應(yīng)用驗(yàn)證,并獲得初步科研成果。SOI基器件熱載流子效應(yīng)導(dǎo)致的參數(shù)退化量與加速試驗(yàn)過(guò)程中的t、VGSstress和VDSstress采用了冪函數(shù)關(guān)系,而與溝道長(zhǎng)度L則采用指數(shù)關(guān)系可更好的對(duì)熱載流子效應(yīng)進(jìn)行解釋,溝道寬度W對(duì)器件的退化基本沒(méi)有影響。
【關(guān)鍵詞】：熱載流子 SOI 加速應(yīng)力試驗(yàn) 可靠性 退化
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN386
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 研究背景與意義9-13
• 1.1.1 課題研究的意義10-11
• 1.1.2 集成電路可靠性問(wèn)題11-13
• 1.2 本課題的研究進(jìn)展13-20
• 1.2.1 熱載流子效應(yīng)研究進(jìn)展13-15
• 1.2.2 SOI技術(shù)15-17
• 1.2.3 SPICE模型介紹與模型提取流程17-20
• 1.3 本文主要內(nèi)容20-21
• 1.4 課題研究路徑與工作流程21-23
• 第二章 熱載流子效應(yīng)模型23-33
• 2.1 熱載流子效應(yīng)23-24
• 2.2 熱載流子效應(yīng)的應(yīng)力偏置分區(qū)24-25
• 2.3 幸運(yùn)電子模型25-28
• 2.3.1 體硅中的幸運(yùn)電子模型25-26
• 2.3.2 SOI中的幸運(yùn)電子模型26-27
• 2.3.3 熱載流子效應(yīng)模型的修正27-28
• 2.4 提參建模的數(shù)據(jù)篩選方法28-33
• 第三章 SOI CMOS器件熱載流子效應(yīng)的測(cè)試方法33-55
• 3.1 試驗(yàn)平臺(tái)35-42
• 3.1.1 工藝平臺(tái)35-38
• 3.1.2 測(cè)試平臺(tái)38-40
• 3.1.3 樣品的選擇與制備40-42
• 3.2 加速應(yīng)力試驗(yàn)42-50
• 3.2.1 應(yīng)力偏壓條件的確定42-46
• 3.2.2 加速應(yīng)力試驗(yàn)的操作46-47
• 3.2.3 加速應(yīng)力試驗(yàn)的干擾47-50
• 3.3 加速應(yīng)力試驗(yàn)的初步結(jié)果50-55
• 第四章 SOI CMOS器件熱載流子效應(yīng)的提參與建模55-75
• 4.1 SOI CMOS器件熱載流子效應(yīng)的模型55-67
• 4.1.1 參數(shù)退化與應(yīng)力加速時(shí)間(t)的關(guān)系55-59
• 4.1.2 參數(shù)變化與器件溝寬(W)的關(guān)系59-61
• 4.1.3 閾值電壓(V_(th))退化模型61-66
• 4.1.4 0.18μm PD SOI H形柵NMOSFET的熱載流子模型66-67
• 4.2 TCAD模型失效機(jī)理分析67-71
• 4.3 模型的驗(yàn)證71-75
• 第五章 結(jié)論與展望75-77
• 5.1 結(jié)論75-76
• 5.2 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-83
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的論文與研究成果83

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本文編號(hào)：927846