超深亚微米LDDMOSFET器件模型及热载流子可靠性研究

suk.qi

摘要
轻掺杂漏(LDD)工艺已经成为亚微米、超深亚微米MOS器件能够有效地抑止
热载流子(Hc)效应的标准工艺之一，但它同时也带来了在小尺寸器件模型和热载
流子退化机理方面与常规结构器件的差异。本文针对超深亚微米漏工程器件的模
型及可靠性的研究，建立了适用于超深亚微米LDDNMOSFET器件的I一V简捷模
型并改善了衬底电流模型的描述。对实验数据的参数提取方法也进行了修正，使
提取出的参数更符合实际情况。对热载流子的特殊退化机理从实验和理论两方面
进行了详细研究，证实了超深亚微米LDDNMOSFET器件的两阶段退化机理。对
低工作电压下的碰撞电离机理进行了较深入的分析，并且验证了在0.18微米
CMOS工艺中EES效应和晶格温度升高带来的碰撞电离热助效应的存在，提出了
在低电压下器件最坏热载流子应力条件转换的微观机理，并阐述了它们与器件热
载流子寿命的关系。主要研究结果如下:
首先通过分析总结典型的短沟MOS器件模型的建模原理和适用范围，建立了
适用于深亚微米、超深亚微米LDDNMOSFET的简捷器件模型(Compaetmodel)。
模型采用了双曲正切函数的经验描述方法，包括了对反型状态和亚闽状态的描述，
结合短沟器件载流子速度饱和理论，充分考虑了各种短沟效应的影响因素。广泛
采用理论分析和实验数据相结合的方法，对器件的阂值电压、输出特性、跨导特
性、衬底电流等进行了解析分析，使模型的计算简便，且保证一定的精度。
重点分析了衬底电流的机理，在I一V特性模型的基础上建立了适用于LDD
NMOSFET的短沟衬底电流半经验一半解析模型，其中对特征长度l这一非常重要
的参数做了改进描述，使之更适合分析薄栅深亚微米器件的衬底电流特性，该模
型被用于从亚微米到超深亚微米的LDDNMOSFET的性能描述，得到了与实验数
据相一致的模拟结果。
设计并采用0.18微米CMOS工艺制造了LDDNMOSFET器件样品，对传统的
参数提取方法进行了改进，提取出了与栅偏压和器件尺寸相关的参数，如闰值电
压、源漏串联电阻、有效迁移率、有效沟道长度等等，这些参数的变化规律符合
LDD器件的特殊工作机理，并应用到已经建立的器件模型中进行了验证分析，结
果显示器件的输出电流特性、跨导特性、转移特性和衬底电流特性等的模拟与测
试数据达到了很好的一致性，证明了参数的精确提取对器件建模的重要作用。
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[ 本帖最后由 suk.qi 于 2008-5-31 00:39 编辑 ]

liuzhieetop

suk.qi

Frankie同志的鼎力相助，在此一并致谢！

caibanbrain

感谢LZ！！

zying

Thanks

xenolidar

居然还有人研究LDD，眼泪哗哗的啊

知音难觅啊~~~


不过现在我也不研究了，

t01408

不会是我师兄的博士论文吧?

aszx

谢谢，楼主的资料。