異質柵MOS熱載流子效應的研究.pdf

1、隨著MOSFET器件尺寸以及器件溝道長度的不斷減小，溝道內的電場和電流密度迅速增長，會使得熱載流子形成的幾率增大，一旦內部電場達到臨界值后，載流子的速度達到飽和，這樣不僅不能提高器件的速度，相反由此帶來熱載流子效應會引起器件的失效。
　　 本文對超大規(guī)模集成電路中MOS器件的可靠性問題進行了分析，特別針對MOS器件等比例縮小帶來的可靠性問題進行討論。利用二維數(shù)值模擬軟件MEDICI進行器件仿真，結合實驗數(shù)據分析了常規(guī)NMOSFE

2、T的熱載流子分類、熱載流子效應的產生機制、襯底電流的形成機理等。
　　 為了遏制熱載流子效應，提出一種新的結構異質柵場效應晶體管（DMGMOS FET），其柵極是由兩種功函數(shù)不同的材料拼接而成的。本文系統(tǒng)的對于DMGMOS FET結構的熱載流子效應相關參數(shù)進行探討。
　　 首先采用分區(qū)的電勢近似法和通用邊界條件，求解二維泊松方程，建立適用于新結構的表面勢和電場的二維解析模型。再根據DMGMOS FET柵電流和襯底電流的形

3、成理論，利用“幾率電子模型”深入剖析DMGMOS熱載流子效應的失效機理，并建立適用于深亞微米、超深亞微米DMG結構器件的柵電流以及襯底電流模型。通過計算機數(shù)值模擬軟件MEDICI模擬得到新結構器件溝道表面勢、電場、襯底電流以及柵電流的變化趨勢與理論模型所得到的規(guī)律一致，從而驗證了理論模型的合理性。
　　 本文還通過仿真方法對新結構器件與常規(guī)MOSFET的抗熱載流子性能進行了對比研究。通過電勢、電場、柵電流以及襯底電流等參數(shù)的仿真

4、結果驗證了DMG結構的優(yōu)越性。同時用實驗結果表明，新結構器件能夠有效抑制短溝道效應（SCE）、減小漏感應勢壘降低效應（DIBL）等。新結構器件的襯底電流、漏電流都是溫度的敏感參數(shù)，所以隨著器件尺寸減小，自熱效應會對熱載流子效應產生較大的影響。
　　 分析了晶格溫度對碰撞電離的影響，通過研究結果表明，低漏端電壓下的碰撞電離率同樣是溫度的敏感參數(shù)。當電壓較低時，產生的碰撞電離不再是電場造成的，而是由于晶格溫度。
　　 最后，