LDD NMOSFET對熱載子效應可靠性之最佳化

Abstract

我們知道在現在超大型積體電路元件中, 熱載子效應扮演一個很重要的角色, 當金氧 半場效電晶體尺寸縮小但并未降低電源供應器的電壓值, 熱載子效應就成為元件尺寸 縮小的一項限制。已經有幾種降低汲極電場的結構, 諸如DDD、LDD、MLDD、PLDD、BL DD、SJLDD 和ITLDD,已經被提出來抑制熱載子效應。綜合所有汲極微量摻雜(LDD) 的 結構, 我們發現, 除了倒T 型LDD(ITLDD)其它幾乎都是改變LDD 徽量摻雜的區域。因 此我們以微量摻雜的植入劑量、能量及二氧化矽之間隔區(oxide spacer)寬度這三個 參數做可靠性之最佳化。 我們使用一個新方法叫做二次趨勢近的技術來做最佳化, 使用此方法我們不需要實驗 所有的條件, 如此測量時間可縮短, 此外, 由於所有晶片是同時下線, 所以可忽略制 程變動的因素。我們藉“實驗計劃法”來選擇要實驗的條件, 然后將結果趨近成三個 變數的二次多項式, 再以此二次多項式分析結果和做最佳化, 其中我們發現, 汲極電 流在直流偏壓下的劣化狀態可分解成兩項, 一項是源極汲極寄生電阻的劣化, 一項是 通道遷移率的劣化, 且當劑量大時遷移率為主要的劣化因素, 反之, 劑量小時寄生電 阻為主要的劣化因素。 最后, 使用先前所述的方法, 我們得到0.8 微米汲極微量摻雜金氧半場效電晶體可靠 性之最佳條件是當植入劑量為8.2E13cm ,植入能量為92kev,及二氧化矽間隔區寬度 為1500埃, 此條件下的元件生命期約四年。我們相信使用此方法一二次趨近的技術, 我們可擴展更多的制程參數及達到更多的元件生命期。