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陷阱产生的物理模型

发布时间:2016/4/4 20:40:48 访问次数:432

   在MOS器件及IC中,AD73311AR栅极下面存在一薄层Si0。,即通称的栅氧(化层)。栅氧的漏电与栅氧质量关系极大,漏电增加到一定程度即可构成击穿,导致器件失效。

   当前由于VLSI技术的进步,一方面器件尺寸在不断缩小,要求栅氧厚度不断减薄,但电源电压并不能随之按比例减小,栅介质所承受的电场强度在不断增加。例如,原来4k位DRAM,栅氧厚度40nm,电源电压为5V,栅氧场强为1.25MV/cm。1M位.

  物理(磨损)模型

   陷阱产生的物理模型,在高电场作用下,原子间键如Si-Si键或Si-O键断裂,在氧化层内部或界面处产生陷阱,其荷电状态可从外部电场作用下以隧穿的充放电方式而变化,从而带正电、负电甚至呈中性。荷电状态的变化并不消除陷阱,这与前述陷阱由空穴或电子表征不同。除Si-0断键外,氧化层内杂质原子(特别是氢、氮、氩、碳、氯、氟等)也可产生不同能量的陷阱。依据这些陷阱所在的位置,而分别叫做氧化层陷阱、界面陷阱等。

   氧化层在施加高电场应力后,其I-V特性中发生隧穿前的电流比施加高场应力前增加,在电压脉冲移去后,其瞬态电流正比于氧化层中产生的陷阱数,反比于时间£,而且陷阱的产生是均匀随机分布的。如电子注入的界面处粗糙不平,可能伴随较高的陷阱产生速率,从而导致较短的击穿时间。利用隧穿波阵分析,可确定陷阱产生与电压、应力流、极性及时间的关系。实测表明:体陷阱产生数与应力流的1/3次方程正比,界面态的产生数与应力流的1/2次方成正比,而与电压极性及衬底类型无关。陷阱的产生与极性无关,表明热载流子或碰撞电离不涉及薄氧化层中陷阱的产生。方次的不同说明界面态的陷阱是二雏的,而体陷阱本质上是三维的。当体(界面)陷阱密度在l019/cm3(1012 /Cl'l'12.eV)范围时,氧化物就引发击穿。



   在MOS器件及IC中,AD73311AR栅极下面存在一薄层Si0。,即通称的栅氧(化层)。栅氧的漏电与栅氧质量关系极大,漏电增加到一定程度即可构成击穿,导致器件失效。

   当前由于VLSI技术的进步,一方面器件尺寸在不断缩小,要求栅氧厚度不断减薄,但电源电压并不能随之按比例减小,栅介质所承受的电场强度在不断增加。例如,原来4k位DRAM,栅氧厚度40nm,电源电压为5V,栅氧场强为1.25MV/cm。1M位.

  物理(磨损)模型

   陷阱产生的物理模型,在高电场作用下,原子间键如Si-Si键或Si-O键断裂,在氧化层内部或界面处产生陷阱,其荷电状态可从外部电场作用下以隧穿的充放电方式而变化,从而带正电、负电甚至呈中性。荷电状态的变化并不消除陷阱,这与前述陷阱由空穴或电子表征不同。除Si-0断键外,氧化层内杂质原子(特别是氢、氮、氩、碳、氯、氟等)也可产生不同能量的陷阱。依据这些陷阱所在的位置,而分别叫做氧化层陷阱、界面陷阱等。

   氧化层在施加高电场应力后,其I-V特性中发生隧穿前的电流比施加高场应力前增加,在电压脉冲移去后,其瞬态电流正比于氧化层中产生的陷阱数,反比于时间£,而且陷阱的产生是均匀随机分布的。如电子注入的界面处粗糙不平,可能伴随较高的陷阱产生速率,从而导致较短的击穿时间。利用隧穿波阵分析,可确定陷阱产生与电压、应力流、极性及时间的关系。实测表明:体陷阱产生数与应力流的1/3次方程正比,界面态的产生数与应力流的1/2次方成正比,而与电压极性及衬底类型无关。陷阱的产生与极性无关,表明热载流子或碰撞电离不涉及薄氧化层中陷阱的产生。方次的不同说明界面态的陷阱是二雏的,而体陷阱本质上是三维的。当体(界面)陷阱密度在l019/cm3(1012 /Cl'l'12.eV)范围时,氧化物就引发击穿。



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