物理学报
物理學報
물이학보
2006年
3期
1419-1423
,共5页
萨宁%康晋锋%杨红%刘晓彦%张兴%韩汝琦
薩寧%康晉鋒%楊紅%劉曉彥%張興%韓汝琦
살저%강진봉%양홍%류효언%장흥%한여기
高K栅介质%负偏置-温度不稳定性(NBTI)%反应-扩散(R-D)模型
高K柵介質%負偏置-溫度不穩定性(NBTI)%反應-擴散(R-D)模型
고K책개질%부편치-온도불은정성(NBTI)%반응-확산(R-D)모형
研究了HfN/HfO2高K栅结构p型金属-氧化物-半导体(MOS)晶体管(MOSFET)中,负偏置-温度应力引起的阈值电压不稳定性(NBTI)特征.HfN/HfO2高K栅结构的等效氧化层厚度(EOT)为1.3nm,内含原生缺陷密度较低.研究表明,由于所制备的HfN/HfO2高K栅结构具有低的原生缺陷密度,因此在p-MOSFET器件中观察到的NBTI属HfN/HfO2高K栅结构的本征特征,而非工艺缺陷引起的;进一步研究表明,该HfN/HfO2高K栅结构中观察到的NBTI与传统的SiO2基栅介质p-MOSFET器件中观察到的NBTI具有类似的特征,可以被所谓的反应-扩散(R-D)模型表征: HfN/HfO2栅结构p-MOSFET器件的NBTI效应的起源可以归为衬底注入空穴诱导的界面反应机理,即在负偏置和温度应力作用下,从Si衬底注入的空穴诱导了Si衬底界面Si-H键断裂这一化学反应的发生,并由此产生了Si+陷阱在Si衬底界面的积累和H原子在介质层内部的扩散,这种Si+陷阱的界面积累和H原子的扩散导致了器件NBTI效应的发生.
研究瞭HfN/HfO2高K柵結構p型金屬-氧化物-半導體(MOS)晶體管(MOSFET)中,負偏置-溫度應力引起的閾值電壓不穩定性(NBTI)特徵.HfN/HfO2高K柵結構的等效氧化層厚度(EOT)為1.3nm,內含原生缺陷密度較低.研究錶明,由于所製備的HfN/HfO2高K柵結構具有低的原生缺陷密度,因此在p-MOSFET器件中觀察到的NBTI屬HfN/HfO2高K柵結構的本徵特徵,而非工藝缺陷引起的;進一步研究錶明,該HfN/HfO2高K柵結構中觀察到的NBTI與傳統的SiO2基柵介質p-MOSFET器件中觀察到的NBTI具有類似的特徵,可以被所謂的反應-擴散(R-D)模型錶徵: HfN/HfO2柵結構p-MOSFET器件的NBTI效應的起源可以歸為襯底註入空穴誘導的界麵反應機理,即在負偏置和溫度應力作用下,從Si襯底註入的空穴誘導瞭Si襯底界麵Si-H鍵斷裂這一化學反應的髮生,併由此產生瞭Si+陷阱在Si襯底界麵的積纍和H原子在介質層內部的擴散,這種Si+陷阱的界麵積纍和H原子的擴散導緻瞭器件NBTI效應的髮生.
연구료HfN/HfO2고K책결구p형금속-양화물-반도체(MOS)정체관(MOSFET)중,부편치-온도응력인기적역치전압불은정성(NBTI)특정.HfN/HfO2고K책결구적등효양화층후도(EOT)위1.3nm,내함원생결함밀도교저.연구표명,유우소제비적HfN/HfO2고K책결구구유저적원생결함밀도,인차재p-MOSFET기건중관찰도적NBTI속HfN/HfO2고K책결구적본정특정,이비공예결함인기적;진일보연구표명,해HfN/HfO2고K책결구중관찰도적NBTI여전통적SiO2기책개질p-MOSFET기건중관찰도적NBTI구유유사적특정,가이피소위적반응-확산(R-D)모형표정: HfN/HfO2책결구p-MOSFET기건적NBTI효응적기원가이귀위츤저주입공혈유도적계면반응궤리,즉재부편치화온도응력작용하,종Si츤저주입적공혈유도료Si츤저계면Si-H건단렬저일화학반응적발생,병유차산생료Si+함정재Si츤저계면적적루화H원자재개질층내부적확산,저충Si+함정적계면적루화H원자적확산도치료기건NBTI효응적발생.
