论文部分内容阅读
为了减小芯片电路的复杂度和芯片尺寸,高压双扩散漏MOS晶体管(High-Voltage DDDMOSFET)常常与深亚微米CMOS电路集成在一起应用于LCD驱动电路、智能电源管理芯片和许多特殊应用的标准电路。DDDMOSFET的工艺与标准CMOS工艺兼容,源漏结构对称和器件尺寸更小,越来越吸引电路设计者。但是,高压DDDMOSFET工作在较高的Vds和Vgs,随着器件尺寸的减小,容易形成横向和纵向的高电场,引起热载流子注入。高压DDDMOSFET的热载流子注入可靠性将是一个严峻的挑战。本论文在讨论低压MOSFET热载流子注入机理和测试方法的基础上,对N型高压双扩散漏MOSFET的热载流子注入行为进行了研究,结果表明,随着高压双扩散漏MOSFET的工作电压不断增大,其衬底电流在Vg=1/4Vd附近衬底电流达到峰值之后,在Vg=Vd条件下再次升高达到峰值,这与低压器件只有一个衬底电流峰是不一样。N型高压双扩散漏MOSFET在两个衬底电流峰值偏置应力下的热载流子注入都很严重,并且由热载流子注入引起的器件性能退化不仅与热电子注入有关,还与热空穴的注入相关。基于0.25μm CMOS工艺的15V N型DDDMOSFET,本论文对DDDMOSFET的栅氧化层和其特有的Offset区的工艺参数进行优化来改进其热载流子可靠性。结果表明,栅氧化层高温退火能够改进DDDMOSFET的热载流子注入,但是改进不大；增加Offset区的推进温度,降低Offset区的离子注入浓度和Offset区推进中通入氧气都能较大程度的改进DDDMOSFET的热载流子注入可靠性,分别延长热载流子注入寿命为原来的两倍、四倍和八倍。而通过综合降低Offset区的离子注入浓度和Offset区推进中通入氧气两个条件,使得其热载流子注入寿命增加了近二十倍,大大改进DDDMOSFET的热载流子注入可靠性。这些改进工艺基本上不改变DDDMOSFET的电学特性,而且增加的成本非常少。本论文的结论为高压DDDMOSFET的热载流子注入的改进提供了参考。