CMOS器件尺寸不断按比缩小，一方面要提高CMOS器件的开启电流，以达到高速的要求，同时还要想方设法地降低关断状态电流，以减小电路的静态功耗，以达到低功耗的要求。所以在深亚微米工艺下，对器件工程师来说最大的挑战就是获得比较好的Idsat-Ioff普适曲线，最有效也是最普遍的改善Idsat-Ioff普适曲线的方法就是让栅氧化层厚度也按比缩小，以更好的抑制器件的短沟效应。但当栅氧化层厚度减薄之后，栅耗尽效应造成的等效氧化层厚度的增加就变得非常显著，这将大大影响CMOS器件的特性。 硅栅预掺杂可以减小由超薄氧化层引起的栅耗尽效应对器件的影响，但是高剂量或者高能量的预掺杂将对CMOS器件的性能产生潜在的负面影响。这篇论文首先将进行硅栅预掺杂对器件特性影响的工艺模拟，然后研究硅栅预掺杂对65纳米NMOS器件电学特性，如对阈值电压、饱和电流、有效栅氧化层厚度、亚阈值斜率、跨导、DIBL效应、栅电流、栅漏覆盖电容、PN结电容和薄层电阻等的影响，以及它对热载流子注入效应HCI可靠性的影响，然后通过一种新的界面表征技术对硅栅预掺杂所造成的损伤进行定位，最后进行了硅栅预掺杂后热处理的研究。通过整篇论文的研究发现，硅栅预掺杂将很好的抑制栅耗尽效应对器件的影响，NMOS器件的电学特性主要由预掺杂的剂量决定，对预掺杂能量的依赖度相对较低，而高能量的预掺杂将在有源区及硅栅产生损伤，使热载流子注入可靠性大大降低，同时关断状态电流也将增大。为了同时改善CMOS器件的电学特性和热载流子注入可靠性，在65nm以及更小尺寸工艺中，应该采用高剂量低能量的预掺杂；同时，为了能最大程度的激活所掺杂的杂质，使器件的性能得到更大的改善，预掺杂后热处理应该采取长时间的高温退火。