关于3.3V NMOS中离子注入与退火工艺对热载流子注入效应影响的研究.pdf

简介：
本文探讨了在3.3V NMOS器件制造过程中，不同离子注入和退火工艺条件对热载流子注入效应的影响，分析其物理机制并提出优化方案。 在半导体工艺领域，随着摩尔定律的推动，器件的关键尺寸持续缩小以增强性能并保持集成度。然而，在这种情况下，工作电压通常不会按比例减少，导致了热载流子注入效应（HCI）问题的发生。HCI是指高能量电子或空穴在强电场作用下注入栅极氧化层中引起的退化现象。 张斌在其论文《离子注入和退火对3.3V NMOS热载流子注入效应的影响》中，以90nm工艺为例探讨了该效应的现状与机理，并提出了一种改善方法。研究指出通过优化轻掺杂漏极（LDD）区域中的离子注入及退火条件可以显著提高器件性能。 在微电子学领域，LDD结构用于降低NMOS晶体管中源极和漏极区之间的电场强度以减少热载流子效应的影响。它是一种MOSFET使用的结构，在沟道长度减小时尤为有效。通过引入轻掺杂区域来分散高电场并减少注入到栅氧化层中的载流子，从而降低器件性能的退化。 退火是半导体晶片的一种加热处理过程，可修复加工过程中产生的缺陷、释放应力，并激活掺杂原子。它有助于改善热载流子效应，因为可以移动原子位置以修复晶体缺陷和减少漏极附近高电场对器件的影响。 论文指出横向电场是指与沟道电流方向垂直的分量，在MOSFET中决定着内部载流子运动。强横向电场所导致的高温电子注入到栅氧化层中，产生热载流子效应。因此通过优化工艺参数以减少这种电场强度可以降低热载流子效应。 可靠性是半导体器件设计和制造中的关键问题之一。随着技术的发展，对可靠性的需求也在提高，从T50提升至T0.1标准反映了市场对于质量和寿命的更高要求。针对90nm工艺下3.3V NMOS出现的问题，研究提出了一种改善方法。 在缩小半导体器件尺寸的同时保持性能和集成度不变的过程中，工作电压稳定性问题逐渐显现出来。这导致了长期运行下的退化现象并影响到了可靠性。优化离子注入及退火条件是解决这一问题的重要手段之一。 综上所述，《离子注入和退火对3.3V NMOS热载流子注入效应的影响》研究强调了工艺改进对于提高半导体器件可靠性和性能的重要性，通过改善LDD区域的处理可以有效缓解小型化过程中出现的问题，并提升市场竞争力。