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在科学技术爆炸式变革的当代,集成电路已经渗透到人们工作生活的方方面面。集成电路芯片的需求量与日俱增,提升整个芯片的集成度以及性能成为业界的主攻方向。随着制程工艺的日加成熟,MOSFET器件的特征尺寸按比例大幅度缩小,短沟道效应的加剧使得热载流子效应愈发突显,电路系统的可靠性产生瓶颈。随着技术节点的推进,MOSFET器件由热载流子效应产生退化的机理变得复杂,传统的退化机理模型对实际可靠性工程评估带来挑战。本文首先介绍了MOSFET器件中热载流子效应的产生机理以及业界的测试评估方法。对影响热载流子效应的要素进行了实验归纳分析,包括器件尺寸、电性参数、测试温度以及应力模式,最后实验验证了工艺制程中改善抑制热载流子效应的方法。本文研究表明,MOSFET器件沟道制造长度与最终器件失效时间存关联,数据处理以1/Length作为横坐标,同时纵坐标将器件失效时间取对数进行排布,两者呈线性关系。MOSFET器件的电性参数初始值影响最终热载流子效应退化严重度,饱和电流初始值越大,退化越严重。nMOSFET器件沟道制造长度为0.08μm时,接近测试温度以及测试应力模式的选取临界点。当nMOSFET器件沟道制造长度大于0.08μm时选取室温25℃最大衬底电流应力模式,反之则选取高温125℃环境下V_g=V_d应力模式。栅氧化层工艺改善、轻掺杂漏注入工艺改善以及热退火工艺改善在55nm工艺技术中对抑制热载流子效应均有明显作用。后续探讨了55nm工艺技术热载流子效应评估过程中遇到的非线性退化现象,设计进行实验研究,提出了退化机理以及合理的测试评估方法。传统的热载流子效应退化模型认为在保持同一种应力模式且应力大小保持不变时,MOSFET器件退化的整个过程退化机理不变,即MOSFET器件电性参数退化值与应力累积时间的关系使用幂次定律拟合呈线性关系。根据实际测试的数据,基于55nm工艺技术的MOSFET器件的退化机理已不再由一种机理主导并呈现非线性退化。其中,对nMOSFET器件而言,退化初期主要受氧化层陷落电子影响,随后受主型界面态陷阱成为器件饱和电流退化的主导因素;对pMOSFET器件而言,同样氧化层中的陷落电子在退化初期起主要作用,随后逐步转为由施主型界面态陷阱主导,当pMOSFET器件氧化层变薄至一定厚度时,未观察到非线性退化现象。实际测试方法的设置应根据器件电性参数退化程度而定,由于整个退化过程中不同应力时间段内拟合斜率存明显差异,通过拟合特定时间段斜率推导失效时间将得到错误结果。本研究的影响和意义在于根据55nm工艺技术热载流子效应测试中得到的工程经验,为后续其他技术节点的开发起到指导性参考作用。