热载流子效应

摘要： 通过与常规器件的对比,本文详细研究了在硅离子注入改性晶圆上制备的PDSOI NMOS的热载流子诱导退化现象.理论分析和TCAD模拟结果表明,硅离子注入在埋氧层中引入的电子陷阱能够捕获注入的电子,并通过改变电场来影响氧化层的热载流子退化.在不同的应力条件下,其效果也有所不同.对改性器件施加热载流子应力时,改性器件的前栅和背栅之间存在着更明显的相互作用.同时,探讨了总剂量辐照对改性器件热载流子退化的影响.在改性器件中存在辐照增强的热载流子退化,高温退火只能部分消除这一影响.

摘要： 基于0.18 μm CMOS工艺开发了抗总剂量辐射加固技术,制备的1.8VNMOS器件常态性能良好,器件在500 krad(Si)剂量点时,阈值电压与关态漏电流无明显变化.研究器件的热载流子效应,采用体电流Isub/漏电流Id模型评估器件的HCI寿命,寿命达到5.75年,满足在1.1 Vdd电压下工作寿命大于0.2年的规范要求.探索总剂量辐射效应与热载流子效应的耦合作用,对比辐照与非辐照器件的热载流子损伤,器件经辐照并退火后,受到的热载流子影响变弱.评估加固工艺对器件HCI可靠性的影响,结果表明场区总剂量加固工艺并不会造成热载流子损伤加剧的问题.

摘要： 研究了总剂量辐照效应对0.35μm的NMOS器件热载流子测试的影响,结果发现:经过100 krad(Si)总剂量辐照的NMOS器件在热载流子测试时其阈值电压的变化量远远地大于未经辐照的器件的,其原因与总剂量辐照退火效应和辐射感生界面陷阱俘获热电子有关.

摘要： 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.%The equipment and devices which are long-time running in space are affected by space radiation effects and hot carrier injection effects at the same time which would reduce their optional times. Normally, the single mechanism test simulation method is used on the ground simulation test but the multi-mechanism effect affects the space equipments and devices, including total irradiation dose effect, hot carrier injection effect, etc. The total dose dependence of hot carrier injection (HCI) effect in the 0.35 µm n-channel metal oxide semiconductor (NMOS) device is studied in this paper. Three samples are tested under different conditions (sample 1# with total irradiation dose (TID) and HCI test, sample 2# with TID, annealing and HCI test, sample 3# only with HCI test). The results show that threshold voltage of NMOS device with 5000 s HCI test after 100 krad (Si) total dose radiation has been negatively shifted then positively during total dose irradiation test and HCI test, and the threshold is higher than that of the device without radiation test. But the threshold voltage shift of NMOS device with 5000 s HCI test and 200 h annealing test after TID test is higher than that of the devices without radiation test and lower than that of the devices without annealing test. That is, the parameters of NMOS device vary faster with the combined effects (including the total dose irradiation effect and HCI effect) than with single mechanism effect. It is indicated that the hot electrons are trapped by the oxide trap charges induced by irradiation effect and then become a recombination centre. And then the oxide trap charges induced by irradiation effect reduce and become negative electronic. The interface trap charges induced by irradiation effect are reduced and then increased it is because the electrons of hole-electron pairs in the Si-SiO2 interface are recombined by oxide traps in the oxide during the forepart of HCI test but then the electrons are trapped by interface traps in the Si-SiO2 interface because the electrons from source area are injected to interface during the HCI test. So the threshold voltage is positively shifted due to the negative oxide trap charges and interface trap charges. The association effect is attributed to the reduction of oxide traps induced by recombination with hot electrons and the increase of the interface traps induced by irradiation trapped hot electrons.

摘要： The mechanism of hot-carrier degradation for lateral insulated gate bipolar transistor (LIGBT) and the influence of ambient temperature are investigated.The results indicate that the main degradation mechanism is the generation of a large number of interface states at the beak of LIGBT, which leads to the large decreases of the saturation-region anode current Iasat and the linear-region anode current Ialin.Meanwhile, the distribution of Ialin is much closer to the device surface comparing with that of Iasat , so the degradation of Ialin is more serious than that of Iasat .In the channel region, the impact ionization and the hot carrier damage are tiny;as a result, the threshold voltage Vth remains constant before and after the stress.Moreover, the influence of ambient temperature on the hot carrier degradation of LIGBT is also investigated.LIGBT shows positive temperature coeffi-cient, and the decreased threshold voltage under the high temperature condition induces the increase of the current of LIGBT under the same stress, which leads to the increase of impact ionization. Thus, finally enhanceing the hot-carrier damage of LIGBT.%研究了横向绝缘栅双极型晶体管（ LIGBT）的热载流子退化机理及环境温度对其热载流子退化的影响。结果表明，器件的主导退化机制是鸟嘴处大量界面态的产生，从而导致饱和区阳极电流Iasat和线性区阳极电流Ialin存在较大的退化的主要原因，同时，由于Ialin的分布比Iasat的分布更靠近器件表面，故Ialin的退化比Iasat的退化更严重；而器件沟道区的碰撞电离和热载流子损伤很小，使得阈值电压Vth在应力前后没有明显的退化。在此基础上，进一步研究了环境温度对LIGBT器件的热载流子退化的影响。结果表明， LIGBT呈现正温度系数，且高温下LIGBT的阈值电压会降低，使得相同应力下其电流增大，导致器件碰撞电离的增大，增强了器件的热载流子损伤。

摘要： 针对AlGaN/GaN HEMT器件在寿命试验过程中经常出现的栅源、栅漏和源漏泄漏电流随试验时间的延长而增大的现象,展开了深入的研究.分析了当前HEMT器件泄漏电流的各种主流退化模型,通过试验发现热载流子效应、逆压电效应等难以完全解释泄漏电流间的退化差异.进一步的研究显示,电极间的泄漏电流的差异主要是由材料中的缺陷和陷阱的密度分布不均匀造成的.在应力的作用下,初始密度越大,试验过程中缺陷和陷阱的增长速度就越快,泄漏电流的增长速度也就越快.但应力撤除后,由陷阱辅助隧穿导致的泄露电流会逐渐地得到恢复.

摘要： 用二维器件仿真软件Silvaco-Atlas模拟了VDMOS器件工作时产热分布,观察到高温区集中分布在沟道末端及积累层区域。仿真了自加热效应情形下的输出特性曲线,图像显示曲线在达到饱和点后随漏电压增大有下降趋势。结合理论揭示了自加热效应造成器件电学参数退化机理。通过建立衬底电流模型,分析了衬底电流受偏置电压和温度影响的变化过程。结果表明:在偏置电压固定时,衬底电流随温度升高呈先下降后升高的变化过程;在高温和高偏置电压下衬底电流有指数上升趋势,而且正比于阈值电压、饱和漏电流以及传输特性等电学特性的退化。

摘要： 为了预测MOSFET器件在热载流子效应影响下的退化情况,建立了一套描述MOSFET器件热载流子效应的可靠性SPICE模型.首先,改进了BSIM3v3模型中的衬底电流模型,将拟合的精确度提高到95％以上.然后,以Hu模型为主要理论依据,结合BSIM3v3模型中各参数的物理意义及其受热载流子效应影响的物理机理,建立了器件各电学参数在直流应力下的退化模型.最后,依据准静态方法将该模型应用于热载流子交流退化模型中.实验数据显示,直流和交流退化模型的仿真结果与实测结果的均方根误差分别为3.8％和4.5％.该模型能准确反映MOSFET器件应力下电学参数的退化情况,且为包含MOSFET器件的电路的性能退化研究提供了模拟依据.

摘要： 针对标准体硅在CMOS和PD SOI CMOS两种工艺下的nMOSFETs,研究了沟道长度和宽度缩减对热载流子效应的影响.实验结果表明,在两种工艺下,热载流子的退化均随着沟道长度的减小而增强;然而,宽度的减小对两种工艺热载流子退化的影响却截然不同:体硅工艺的热载流子退化随宽度的减小而增强,SOI工艺的热载流子退化随宽度的减小而减小.基于界面态对热载流子效应的影响深入分析了长度减小导致两种工艺下热载流子退化均加重的原因;同时基于边缘电场分布对热载流子效应的影响解释了宽度减小导致两种工艺下热载流子退化规律截然相反的现象.研究结果对于实际深亚微米工艺下,集成电路设计中器件工艺尺寸和版图结构的选择具有一定指导意义.

摘要： 研究不同辐照偏置下,电离总剂量效应对基于0.13μm部分耗尽绝缘层上硅(SOI)工艺的T型栅结构金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)热载流子效应的影响.采用60Co-γ射线对用于芯片内部的两种典型宽长比SOI NMOSFET进行不同电压偏置条件下的辐照,累积剂量率达到1Mrad后,对器件进行热载流子加速应力试验,获得器件的转移特性、跨导以及阈值电压等参数在辐照和应力条件下的变化,并将不同偏置条件下辐照后器件热载流子退化特性与未辐照器件在相同应力条件下的退化特性作对比,研究不同偏置的辐照对器件热载流子退化特性的影响.结果显示总剂量辐照后SOI NMOSFET的转移特性几乎没有发生变化,但辐照后器件的热载流子退化相比未辐照的器件更加明显,并且宽沟器件的退化相比窄沟器件更为显著.这一现象主要是由SOI器件埋氧层中辐射陷阱电荷引起.该结果可为SOI器件在空间辐射环境中长期可靠性的研究提供参考.

摘要： 研究了光电导天线辐射产生的太赫兹电场强度与外加偏置电场的关系。利用太赫兹时域光谱系统对34μm孔径GaAs偶极子光电导天线进行了测量，得到了外加16.2kV/cm电场时，辐射太赫兹电场趋于饱和。理论分析了热载流子效应是使光电导天线辐射太赫兹电场趋于饱和的主要原因。同时用热载流予效应修正的扩散-漂移模型结合时域有限差分方法对该天线进行了仿真，仿真与实测数据吻合。结果表明，考虑飞秒激光照射强场条件下GaAs材料，修正的扩散-漂移模型热载流子效应对漂移速度的影响，能准确仿真偏置电场与光电导天线辐射场强的关系。

摘要： 本文对超深亚微米SOI NMOSFET的热载流子效应进行了试验研究.实验结果表明:关态应力条件下,浮体超深亚微米SOI器件具有明显的热载流子效应,其特有的寄生双极效应是器件显著热载流子损伤的重要原因;与前栅晶体管一样,背栅晶体管在关态应力下也表现出显著的热载流子效应,其产生明显热载流子效应的机理与前栅晶体管相同.相同应力条件下,沟道长度越短,热载流子效应越强,原因在于沟道长度直接决定了寄生双极效应的强度.

摘要： 本文对SOI MOS器件热载流子效应产生的机理进行了分析,并采用器件模拟的方法,对SOI NMOSFET和SOI PMOSFET的热载流子效应进行了研究分析.

摘要： 热载流子是器件可靠性研究中的一个重要方面。特别对于亚微米器件，热载流子失效是器件失效的最主要一个方面。通过对这种失效机理及其失效模型的研究，为设计和工艺提供帮助，从而有效降低由热载流子引起的电路失效，提高工艺可靠性。本文主要针对几种典型工艺的栅氧厚度(例如：Tox分别为150(A)、200(A)、250(A))的NMOSFET进行加速应力试验，运用提取到的相关模型参数，估计这些器件在正常工作条件下的寿命值，同时对亚微米工艺器件寿命进行快速评价。

摘要： 本文从热载流子效应引起器件特性退化角度出发,对几种不同沟长n沟MOSFET的主要特性参数(线性区最大跨导)在直流电应力下的退化特性进行了测试与分析比较,还从热载流子效应机理对器件退化模式进行了解释.

摘要： 该文中描述了一种典型的MOSFET可靠性模拟软件，软件中不仅包括针对N型和P型MOSFET器件中热载流子效应、TDDB效应以及电迁移效应的单一机理软件件模块，而且还包括热载流子效应和TDDB效应的综合模拟以及上述三种失效机理的综合模拟模块。

摘要： 基于中国科学院微电子研究所开发的0.35μmSOI工艺，制备了深亚微米PDSOI H型栅nMOSFETs。在不同温度下进行了加速应力实验，结果表明温度越高，热载流子退化越严重。以饱和电流退化10％为失效判据，采用衬底/漏极电流比率模型对器件热载流子寿命进行了估计，自加热效应的存在使得SOI热载流子寿命的预测变得复杂，为预测器件热载流子寿命提供了一种更加精确的方法.

摘要： 基于中国科学院微电子研究所开发的0.35μmSOI工艺，制备了深亚微米PDSOI H型栅nMOSFETs。在不同温度下进行了加速应力实验，结果表明温度越高，热载流子退化越严重。以饱和电流退化10％为失效判据，采用衬底/漏极电流比率模型对器件热载流子寿命进行了估计，自加热效应的存在使得SOI热载流子寿命的预测变得复杂，为预测器件热载流子寿命提供了一种更加精确的方法.

摘要： 基于中国科学院微电子研究所开发的0.35μmSOI工艺，制备了深亚微米PDSOI H型栅nMOSFETs。在不同温度下进行了加速应力实验，结果表明温度越高，热载流子退化越严重。以饱和电流退化10％为失效判据，采用衬底/漏极电流比率模型对器件热载流子寿命进行了估计，自加热效应的存在使得SOI热载流子寿命的预测变得复杂，为预测器件热载流子寿命提供了一种更加精确的方法.

摘要： 本申请涉及一种热载流子注入效应的寿命评估方法、装置和计算机设备，其中一种热载流子注入效应的寿命评估方法，可针对SOI器件的自热效应，降低环境温度来进行热载流子注入试验，使得SOI器件在进行热载流子注入试验时的工作温度可以保持在目标温度，进而在进行寿命评估时能够消除自热效应对待测SOI器件热载流子注入效应的影响，提高了输出的寿命时间的可靠性和准确性，对SOI器件的可靠性寿命时间评估方法进行修正与应用，有助于提高工艺加工过程中的SOI器件的热载流子可靠性。

摘要： 本发明实施例提出一种提升LDMOS器件的热载流子注入效应寿命的方法，所述方法包括：提供衬底，所述衬底中形成有LDMOS器件的漏极掺杂区，所述漏极掺杂区平行于导电沟道的长度方向的至少一侧形成有浅沟槽隔离结构，所述漏极掺杂区的掺杂类型为第一导电类型；进行第二导电类型杂质离子的掺杂，在所述漏极掺杂区与浅沟槽隔离结构至少一个交界处形成阻流区；所述第二导电类型与所述第一导电类型相反；然后检测所述LDMOS器件线性区电流，根据所述线性区电流的退化程度评估所述LDMOS器件的热载流子注入效应寿命，可以让载流子尽量避免被交界处错位晶格捕获，降低了对线性区电流退化的影响，通过改善线性区电流退化问题提高了LDMOS器件的热载流子寿命。

摘要： 本发明涉及一种利用热载流子增强硅基光热电效应光电转换器，包括绝缘基底层，所述绝缘基底层的上方设置有第一电极、第二电极、硅基底层，所述硅基底层位于第一电极与第二电极之间，所述硅基底层与第一电极电接触，所述硅基底层与第二电极电接触，所述硅基底层的上方设置有多个陷光槽，所述陷光槽的侧壁上设置有多个等离激元共振结构；该利用热载流子增强硅基光热电效应光电转换器，通过利用等离激元纳米结构层在硅基底上产生光热电效应，从而提高光生载流子的利用效率，在硅基底中存在的由于光生热载流子的温度梯度驱动的光电响应，即光热电效应。光热电效应可以有效利用传统光电探测无法利用的热化载流子的能量，进一步提高了光电转换效率。

摘要： 本申请实施例提供了一种测试电路、测试热载流子注入效应的方法与测试装置。该装置包括：N个电阻单元，N个电阻单元串联形成电阻串结构；电流检测单元，用于检测流过电阻串结构的电流；第一电极、第二电极、开关器件和N个测试电极，其中，电阻串结构的第一端与电源端电连接，电阻串结构的第二端分别与第一电极和开关器件的第一端电连接，开关器件的第二端接地；N个电阻单元的第二端用于与N个待测试MOS器件的栅极一一对应电连接；N个测试电极用于与N个待测试MOS器件的漏极一一对应电连接。本测试电路一次可以测得多个待测试MOS器件的不同栅极电压或者漏极电压的HCI，提高了测试效率。

摘要： 本发明公开了一种热载流子效应和总剂量效应的一种耦合仿真方法，主要解决现有技术无法准确得到NMOS场效应管电学特性随时间变化的问题，其实现方案是：利用TCAD工具的Sentaurus软件进行建模得到NMOS器件结构；对该器件利用施加的热载流子应力提取出器件的栅氧化层电荷和界面态陷阱电荷浓度进行仿真，得到器件在热载流子应力下的电学特性；然后激活Radiation模型进行总剂量效应和热载流子效应的耦合仿真，得到器件在耦合应力下的退化特性。本发明相比现有技术采用加固定电荷的方法，能更加准确的反映出总剂量效应对热载流子效应的影响，可用于获得NMOS场效应晶体管的电学特性。

摘要： 本发明公开了一种热载流子效应和总剂量效应的一种耦合仿真方法，主要解决现有技术无法准确得到NMOS场效应管电学特性随时间变化的问题，其实现方案是：利用TCAD工具的Sentaurus软件进行建模得到NMOS器件结构；对该器件利用施加的热载流子应力提取出器件的栅氧化层电荷和界面态陷阱电荷浓度进行仿真，得到器件在热载流子应力下的电学特性；然后激活Radiation模型进行总剂量效应和热载流子效应的耦合仿真，得到器件在耦合应力下的退化特性。本发明相比现有技术采用加固定电荷的方法，能更加准确的反映出总剂量效应对热载流子效应的影响，可用于获得NMOS场效应晶体管的电学特性。

摘要： 本发明公开了一种28HV MV器件热载流子效应的优化方法，包括以下步骤：在衬底上按现有工艺形成N阱、STI和PLDD；采用第一指定温度ISSG工艺生长第一指定厚度的氧化层；在氧化层上沉积第二指定厚度的多晶硅；采用第二指定温度HTO工艺生长第三指定厚度的栅极氧化层。其中，第一指定厚度小于第三指定厚度，第一指定温度高于第二指定温度。本发明在不增加IMP的情况下，就可以满足HCI的可靠性需求。ISSG生长的氧化层的均匀致密性以及缺陷都很小，器件的Vt没有明显shift，不会带来其他额外的问题，改善了PR粘合性以及poly Overlay的稳定性，进一步改善器件的可靠性，缩短了28HV器件开发周期。

摘要： 本发明实施例提供一种热载流子效应退化性能的评估方法，包括：提供字线和字线驱动器；对所述字线执行电性测试；对电性测试合格的样品执行特性测试，获得第一性能参数；向所述字线驱动器的输入端输入交流信号，以通过所述字线驱动器控制所述字线反复开关；对所述字线执行所述电性测试；对电性测试合格的样品执行所述特性测试，获得第二性能参数，并根据所述第一性能参数和所述第二性能参数评估所述字线驱动器的热载流子效应退化性能。本发明实施例有利于准确获取字线驱动器的热载流子效应退化性能。

摘要： 本发明涉及一种评估器件热载流子效应的方法，包括：获取第一器件于不同栅源电压下的衬底电流与漏极电流之比，记为第一电流比；获取第二器件于不同栅源电压下的衬底电流与漏极电流之比，记为第二电流比，其中，第二器件相较于第一器件进行了工艺参数调整或器件参数调整；基于第二电流比与第一电流比判断工艺参数调整或器件参数调整对器件热载流子效应的影响。通过测量不同工艺参数下器件的衬底电流和漏极电流，推断出该工艺参数对于器件热载流子效应的影响，从而判断出做出工艺参数改变后热载流子效应是呈变好的趋势还是呈变差的趋势，因此能够快速的决定热载流子效应调整的方向，加速了研发过程。

摘要： 本发明提供一种短沟道NMOS管热载流子退化效应的等效电路，包括一个NMOS管、第一至第三压控电流源、一个压控电压源、一个加法器、第一至第八乘法器、第一至第十四电压源及一个接地端。本申请针对短沟道NMOS管在热载流子效应下电学性能的退化现象，保持NMOS管的现有Spice模型不变，在NMOS管周围增加了一些常用电学元器件来构成等效电路，内部包含了NMOS管的Spice模型的等效电路整体电学特性与NMOS管热载流子退化效应下的电学特性相同，在电路仿真中直接使用该等效电路来代替NMOS管，就可以仿真含有NMOS管的电路在NMOS管热载流子退化效应下的电学性能变化情况，做法简单可行。