90nm MOS器件亚阈值区RTS噪声幅度.pdfVIP

第28卷第9期 半导体学报 V01．28NO．9 2007年9月 CHINESEJOURNALOFSEMICoNDUCTORS Sep．，2007 90nm MOS器件亚阈值区RTS噪声幅度* 鲍 立+ 庄奕琪 马晓华 包军林 (西安电子科技大学微电子学院，宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室，西安 710071) 摘要：研究了SMIC tele— signal，RTS)噪声幅度特性．在此基础上，提出了利用扩散流机理来分析亚阈值区RTS噪声的方法，引入了 graph 陷阱电荷影响栅电极的电荷分布，进而对沟道电流产生影响的机制。研究表明，该方法不仅符合实验结果，还可以 解释RTS幅度的宽范围分布． 关键词：RTS；幅度；深亚微米；MOS PACC：4350；5225G；7270 中图分类号：TN386 文献标识码：A 文章编号：0253—4177(2007)09-1443-05 是不容忽视的． 1 引言 RTS噪声幅度做了深入的研究基础上，引入了陷阱 集成电路尺寸的减小使得许多与器件尺寸相关 电荷在栅电极中的感应电荷对沟道载流子分布的影 的问题越来越突出．幅度不断增加的低频噪声就是 响，提出了基于扩散机理的RTS幅度新模型．该模 型不仅可以解释亚阈值区RTS维持恒定的现象，解 其中之一[1’2]．低频噪声的表现由大尺寸下的1／f 退化为小尺寸下由单个陷阱对载流子的俘获和发射 释RTS幅度的宽范围分布，还能符合实验得到的定 引起的随机电报信号(randomtelegraphsignal，量关系． RTS)[3]．普遍认为1／f噪声是由大量陷阱产生的不 2 同时间和幅度的RTS叠加而成的[1~4]，RTS是全面 理论 了解低频噪声的唯一途径[1’2]，也是研究陷阱影响 载流子输运机理的有效手段[5]．而且，RTS对界面 亚阈值区现存模型使用了电阻近似，认为陷阱 的微小变化极其敏感，它还是研究边界陷阱的一个 电荷不仅影响载流子分布，其产生的电场还会影响 强大的微观工具[6~9]和研究热载流子效应的有效手载流子漂移[5’14~161．事实上，在亚阈值区载流子漂移 段‘7’9’1引． 对沟道电流的贡献很小，亚阈值区电流由扩散流构 9’2 以往关于RTS的报道深人研究了线性区幅度 成[1 0|．本文通过利用更符合器件物理机制的扩散 和栅电压的定量关系∞“’9’11~133和其对漏电压的依来研究器件亚阈值区RTS噪声幅度．以往研究 赖关系‘5’10’14’151以及该噪声的物理模型[5’14~16|．但 栅电极中的感应电荷．根据镜像电荷的法则，当器件 是，这些研究[3~16]对亚阈值区RTS相对幅度维持常 量这一现象均未能给出合理的解释[5]．Hung等栅介质厚度在2nm以下时，其镜像电荷距离si— 人[10]在研究亚阈值区RTS时使用了电阻近似，随 l～3nm这个范围内[1’2]．镜像电荷对边界的影响就必 后，大量研究[5’10’14~17]中也都使用了这一近似，最近 的逾渗方法的研究中也使用了这一近似口8|．但是， 须考虑进去，才能得到更符合实际的RTS模型． 亚阈值区电流由载流子扩散构成，并非漂移[19’20