胡仕刚，吴笑峰，席在芳

(湖南科技大学 信息与电气工程学院，湖南 湘潭，411201)

随着MOS器件尺寸减小，氧化层厚度越来越薄。栅氧化层退化和击穿已经成为制约超大规模集成电路(VLSI)迅速发展的重要因素[1-6]。当器件进入到90 nm工艺节点时，栅氧化层的厚度减小到2 nm以下，由于受软击穿和噪声的影响，用 TDDB(Time-dependent dielectric breakdown)来评估栅氧化层的质量将不能用来准确地衡量栅氧化层的寿命。而SILC(Stress induced leakage current)已经成为评估氧化层退化和击穿的有效方法[7-9]。SILC指 MOS器件中由于高场应力中的栅电流，这种栅电流随着氧化层厚度的减小而增加。SILC的基本物理机制是陷阱辅助隧穿。由于超薄氧化层中很难直接测量中性电子陷阱，SILC可以作为一种间接工具来监测中性电子陷阱产生。对于PMOS器件，不仅横向电场会引起热空穴产生，纵向电场也会导致热空穴出现。如果在PMOS器件衬底端施加一定的正电压，就会在器件中产生衬底热空穴(SHH)效应[10-12]。迄今为止，人们对由衬底热空穴引起的PMOS器件退化的研究(尤其是在超薄栅氧器件情况下)很少。在此，本文作者通过衬底热空穴注入技术，对厚度为1.4 nm的超薄栅氧PMOSFET衬底热空穴应力过程中器件退化进行研究，重点对应力下 SILC退化和氧化层击穿特性进行研究。

1 器件和实验

采用的器件为90 nm标准工艺制造的表面沟道器件，多晶硅栅采用P+注入，器件采用LDD轻掺杂漏与STI浅沟隔离结构。器件宽长比(W/L)为 10 μm/4 μm，栅氧采用DPN工艺，其氧化层厚度为1.4 nm。依然采用应力间断方法提取器件参数，测试过程由高精度半导体参数分析仪来完成，所有的应力测试都在暗箱中完成。……