65nm NMOS器件的HCI效应仿真与测试
发布时间：2022-08-04 10:59
在摩尔定律的推动性下,器件的特征尺寸越来越小,随之而来的可靠性问题严重影响到器件和电路的寿命。HCI退化是当前超深亚微米器件中重要的可靠性问题。本文围绕65nm NMOS器件的HCI效应展开了仿真与测试研究。本文的主要研究内容及成果如下:首先,本文对热载流子效应在应力偏置下的分类及损伤机制进行了说明,并讨论了不同栅压导致HCI退化的原因。同时本文还介绍了工业界广泛使用的经典热载流子模型“幸运电子模型”,此模型认为热载流子幸运地获得足以翻越势垒的能量时会注入到栅氧化层,造成器件的损伤。但在短沟器件中,幸运电子模型不能很好的解释在较低电压下的HCI退化现象,为此本文介绍了“能量驱动模型”来解释短沟器件中的热载流子效应。其次,本文通过仿真得出影响电路性能的关键参数并得到了阈值电压的分布。通过对工艺参数的波动设置,使器件的初始阈值电压波动范围分别不超过正负1.5σ,即414mV±28.4mV,然后分析了在这些工艺波动的情况下,器件在经过HCI应力之后,其Vth出现的不同的退化情况,即寿命出现的变化。仿真结果发现,在Halo工艺中,注入能量的波动相比较注入倾角和剂量更明显,...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究内容以及结构安排
第二章 热载流子效应的物理机制
2.1 集成电路可靠性
2.1.1 可靠性概述
2.1.2 可靠性统计分布函数
2.2 热载流子效应产生以及损伤的物理机制
2.2.1 热载流子效应的分类
2.2.2 热载流子效应的物理机制
2.3 热载流子效应的退化模型
2.3.1 幸运电子模型
2.3.2 能量驱动模型
2.4 热载流子寿命预测方法
2.4.1 加速应力实验
2.4.2 寿命预测模型
2.5 本章小结
第三章 65nmNMOS器件的热载流子效应仿真研究
3.1 HSPICE电路仿真
3.2 器件结构的二维模拟生长
3.3 栅氧化层厚度对热载流子效应的影响
3.4 器件栅长对热载流子效应的影响
3.5 Halo工艺波动对HCI效应的影响
3.5.1 Halo注入角度波动对HCI效应的影响
3.5.2 Halo注入剂量波动对HCI效应影响
3.5.3 Halo注入能量波动对HCI效应的影响
3.6 LDD工艺波动对HCI效应的影响
3.6.1 LDD注入剂量波动对HCI效应影响
3.6.2 LDD注入能量波动对HCI效应影响
3.7 本章小结
第四章 65nmNMOS器件的热载流子效应实验研究
4.1 测试结构的设计
4.2 测试实验设计
4.2.1 应力测试流程
4.2.2 确定漏极应力电压
4.2.3 确定栅极应力电压
4.3 基本电学测试
4.3.1 输出特性退化
4.3.2 线性区跨导退化
4.3.3 转移特性退化
4.3.4 热载流子应力下器件参数退化
4.4 不同器件结构热载流子效应退化特征
4.4.1 宽长比对阈值电压退化的影响
4.4.2 栅长对阈值电压退化的影响
4.5 天线效应对热载流子效应的影响
4.6 热载流子寿命预测
4.7 本章小结
第五章 总结和展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]集成电路中的天线效应[J]. 刘义凯,刘丽娜. 微处理机. 2011(06)
[2]Halo注入角度对热载流子效应的影响及优化[J]. 王兵冰,汪洋,黄如,张兴. 固体电子学研究与进展. 2007(01)
[3]一种适用于短沟道LDD MOSFET参数提取的改进方法（英文）[J]. 于春利,郝跃,杨林安. 半导体学报. 2004(10)
[4]亚微米、深亚微米LDD MOSFET的衬底电流模型中特征长度改进的描述（英文）[J]. 于春利,杨林安,郝跃. 半导体学报. 2004(09)
[5]开态热载流子应力下的 n-MOSFETs的氧化层厚度效应（英文）[J]. 胡靖,穆甫臣,许铭真,谭长华. 半导体学报. 2002(03)
博士论文
[1]超深亚微米LDD MOSFET器件模型及热载流子可靠性研究[D]. 于春利.西安电子科技大学 2005
硕士论文
[1]65nm先进节点OPC后续修补方法的研究[D]. 马银凤.复旦大学 2013
[2]超深亚微米NMOSFET中的热载流子效应[D]. 邢德智.西安电子科技大学 2007
本文编号：3669416
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究内容以及结构安排
第二章 热载流子效应的物理机制
2.1 集成电路可靠性
2.1.1 可靠性概述
2.1.2 可靠性统计分布函数
2.2 热载流子效应产生以及损伤的物理机制
2.2.1 热载流子效应的分类
2.2.2 热载流子效应的物理机制
2.3 热载流子效应的退化模型
2.3.1 幸运电子模型
2.3.2 能量驱动模型
2.4 热载流子寿命预测方法
2.4.1 加速应力实验
2.4.2 寿命预测模型
2.5 本章小结
第三章 65nmNMOS器件的热载流子效应仿真研究
3.1 HSPICE电路仿真
3.2 器件结构的二维模拟生长
3.3 栅氧化层厚度对热载流子效应的影响
3.4 器件栅长对热载流子效应的影响
3.5 Halo工艺波动对HCI效应的影响
3.5.1 Halo注入角度波动对HCI效应的影响
3.5.2 Halo注入剂量波动对HCI效应影响
3.5.3 Halo注入能量波动对HCI效应的影响
3.6 LDD工艺波动对HCI效应的影响
3.6.1 LDD注入剂量波动对HCI效应影响
3.6.2 LDD注入能量波动对HCI效应影响
3.7 本章小结
第四章 65nmNMOS器件的热载流子效应实验研究
4.1 测试结构的设计
4.2 测试实验设计
4.2.1 应力测试流程
4.2.2 确定漏极应力电压
4.2.3 确定栅极应力电压
4.3 基本电学测试
4.3.1 输出特性退化
4.3.2 线性区跨导退化
4.3.3 转移特性退化
4.3.4 热载流子应力下器件参数退化
4.4 不同器件结构热载流子效应退化特征
4.4.1 宽长比对阈值电压退化的影响
4.4.2 栅长对阈值电压退化的影响
4.5 天线效应对热载流子效应的影响
4.6 热载流子寿命预测
4.7 本章小结
第五章 总结和展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]集成电路中的天线效应[J]. 刘义凯,刘丽娜. 微处理机. 2011(06)
[2]Halo注入角度对热载流子效应的影响及优化[J]. 王兵冰,汪洋,黄如,张兴. 固体电子学研究与进展. 2007(01)
[3]一种适用于短沟道LDD MOSFET参数提取的改进方法（英文）[J]. 于春利,郝跃,杨林安. 半导体学报. 2004(10)
[4]亚微米、深亚微米LDD MOSFET的衬底电流模型中特征长度改进的描述（英文）[J]. 于春利,杨林安,郝跃. 半导体学报. 2004(09)
[5]开态热载流子应力下的 n-MOSFETs的氧化层厚度效应（英文）[J]. 胡靖,穆甫臣,许铭真,谭长华. 半导体学报. 2002(03)
博士论文
[1]超深亚微米LDD MOSFET器件模型及热载流子可靠性研究[D]. 于春利.西安电子科技大学 2005
硕士论文
[1]65nm先进节点OPC后续修补方法的研究[D]. 马银凤.复旦大学 2013
[2]超深亚微米NMOSFET中的热载流子效应[D]. 邢德智.西安电子科技大学 2007
本文编号：3669416
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3669416.html
