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MOSFET噪声与热载流子效应研究

刘宇安

   随着MOS器件尺寸逐渐减小,由热载流子效应导致的损伤变得越来越严重,已成为影响器件性能的主要失效机制之一。为了保证使用的可靠性同时尽可能地降低成本,人们迫切需要一种可靠、快速、成本低廉的无损伤热载流子效应预测方法来代替传统的电参数退化表征方法。 本文介绍了MOS器件热载流子效应及1/f噪声物理机制。在此基础上,进行了噪声与热载流子相关性实验,获取了大量热载流子应力前后MOS器件的电参数及噪声参数数据,并对MOS器件抗热载流子能力的1/f噪声表征进行了深入研究。 本文取得了以下研究成果: 分别在三种栅压应力下对MOS器件进行热载流子注入实验,发现不同栅压应力下的热载流子获得不同能量,从而形成高能和低能热载流子。在MOS器件栅氧化层中,高能热载流子打断硅硅键,低能热载流子打断硅氢键、硅氢氧键,激发产生氧化层陷阱以及深、浅能级的界面态等缺陷。这些缺陷引起不同程度的阈值电压漂移、跨导退化及1/f噪声参数退化,严重的还引起器件的失效。 本文发现与传统的电参量相比较,噪声参数可以更敏感的反映器件在各种应力下的热载流子效应损伤。噪声指数γ的变化与器件不同应力下的栅氧缺陷分布特性相关。基于Si/SiO2界面态和氧化层陷阱形成理论,深入讨论了该类器件热载流子注入对1/ fγ的影响,提出了用噪声参数S ? fγ表征三种栅应力下MOS器件抗热载流子损伤能力的方法。 本文结果为1/f噪声用作MOS器件热载流子损伤机理研究的新工具,对其抗热载流子性能进行无损评估提供了理论依据与数学模型,并且通过实验给予验证。……   
[关键词]:MOS器件;热载流子效应;1/f噪声;无损评估
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西安电子科技大学2007年