襯底中運(yùn)動(dòng)的電子與硅原子間的碰撞減少
發(fā)布時(shí)間:2016/5/2 18:11:57 訪(fǎng)問(wèn)次數(shù):741
首先,考慮溫度的問(wèn)題,大多數(shù)RFRXD0420-I/LQ可靠性試驗(yàn)證明,環(huán)境溫度越高,器件退化越嚴(yán)重。而熱載流子的情況則相反,溫度越低,熱載流子效應(yīng)越明顯。研究顯示在-40℃時(shí)比室溫下退化更為嚴(yán)重。熱載流子在低溫下的加速可這樣來(lái)解釋?zhuān)旱蜏叵,Si原子的振動(dòng)變?nèi)酰?/span>襯底中運(yùn)動(dòng)的電子與硅原子間的碰撞減少,電子的自由程增加,從電場(chǎng)中獲得的能量增加,容易產(chǎn)生熱電子,提高了注入氧化層的概率。另外也容易發(fā)生電離碰撞,產(chǎn)生二次電子,這些二次電子也可成為熱電子,使注入氧化層中的熱電子進(jìn)一步增多,這就導(dǎo)致低溫下熱電子效應(yīng)的加速。
其次,為防止外界水分、雜質(zhì)等的侵入,芯片外一般加有保護(hù)的鈍化膜。鈍化層原來(lái)采用磷硅玻璃,后來(lái)采用等離子體氮化硅膜。這種膜中含有氫,氫的原子半徑很小,極易擴(kuò)散進(jìn)入柵下Si-Si0。界面處,取代氧與硅形成Si-H、Si-OH鍵,熱載流子的注入使Si-H、Si-OH鍵破壞,在氧化層中形成Q,;騋。。,從而使熱載流子效應(yīng)嚴(yán)重。針對(duì)這一問(wèn)題,可用化學(xué)氣相沉積的氮化硅膜保護(hù)柵極區(qū)來(lái)防止氫原子擴(kuò)散進(jìn)入。
一些研究證明,工作在交流條件下器件熱載流子的退化比直流條件下更嚴(yán)重。
改進(jìn)措施
漏極附近電場(chǎng)強(qiáng)度的增加是引發(fā)溝道熱載流子效應(yīng)的原因,因此,要減輕漏極附近的場(chǎng)強(qiáng),比較有效的措施是采用輕摻雜源一漏(Lightly Doped Drain-Source,LDDS)結(jié)構(gòu),使雪崩注入?yún)^(qū)向硅襯底下移,離開(kāi)柵界面處。
對(duì)深亞微米器件,還可采用P-I-N漏MOSFET結(jié)構(gòu)來(lái)抑制熱載流子效應(yīng),所謂P-I-N漏結(jié)構(gòu)是在常規(guī)溝道區(qū)的源一漏端赴降低摻雜濃度至接近本征的lois/cn3~l016/Cm3(N溝道仍為P區(qū)),可進(jìn)一步降低近漏端電場(chǎng)強(qiáng)度。
首先,考慮溫度的問(wèn)題,大多數(shù)RFRXD0420-I/LQ可靠性試驗(yàn)證明,環(huán)境溫度越高,器件退化越嚴(yán)重。而熱載流子的情況則相反,溫度越低,熱載流子效應(yīng)越明顯。研究顯示在-40℃時(shí)比室溫下退化更為嚴(yán)重。熱載流子在低溫下的加速可這樣來(lái)解釋?zhuān)旱蜏叵,Si原子的振動(dòng)變?nèi)酰?/span>襯底中運(yùn)動(dòng)的電子與硅原子間的碰撞減少,電子的自由程增加,從電場(chǎng)中獲得的能量增加,容易產(chǎn)生熱電子,提高了注入氧化層的概率。另外也容易發(fā)生電離碰撞,產(chǎn)生二次電子,這些二次電子也可成為熱電子,使注入氧化層中的熱電子進(jìn)一步增多,這就導(dǎo)致低溫下熱電子效應(yīng)的加速。
其次,為防止外界水分、雜質(zhì)等的侵入,芯片外一般加有保護(hù)的鈍化膜。鈍化層原來(lái)采用磷硅玻璃,后來(lái)采用等離子體氮化硅膜。這種膜中含有氫,氫的原子半徑很小,極易擴(kuò)散進(jìn)入柵下Si-Si0。界面處,取代氧與硅形成Si-H、Si-OH鍵,熱載流子的注入使Si-H、Si-OH鍵破壞,在氧化層中形成Q,;騋。。,從而使熱載流子效應(yīng)嚴(yán)重。針對(duì)這一問(wèn)題,可用化學(xué)氣相沉積的氮化硅膜保護(hù)柵極區(qū)來(lái)防止氫原子擴(kuò)散進(jìn)入。
一些研究證明,工作在交流條件下器件熱載流子的退化比直流條件下更嚴(yán)重。
改進(jìn)措施
漏極附近電場(chǎng)強(qiáng)度的增加是引發(fā)溝道熱載流子效應(yīng)的原因,因此,要減輕漏極附近的場(chǎng)強(qiáng),比較有效的措施是采用輕摻雜源一漏(Lightly Doped Drain-Source,LDDS)結(jié)構(gòu),使雪崩注入?yún)^(qū)向硅襯底下移,離開(kāi)柵界面處。
對(duì)深亞微米器件,還可采用P-I-N漏MOSFET結(jié)構(gòu)來(lái)抑制熱載流子效應(yīng),所謂P-I-N漏結(jié)構(gòu)是在常規(guī)溝道區(qū)的源一漏端赴降低摻雜濃度至接近本征的lois/cn3~l016/Cm3(N溝道仍為P區(qū)),可進(jìn)一步降低近漏端電場(chǎng)強(qiáng)度。
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