衬底热空穴注入下的薄栅氧化层击穿特性(英文)
半导体器件中英名词解释
carrier injection: The flow of carriers across the space charge region of a pn junction when a voltage is applied.
载流子注入：外加偏压时，pn结体内载流子穿过空间电荷区进入p区或n区的过程。
雪崩击穿：在反向偏置时，势垒区中电场较强。随着反向偏压的增加，势垒区中电场会变得 很强， 使得电子和空穴在如此强的电场加速作用下具有足够大的动能， 以至于它们与势垒区 内原子发生碰撞时能把价键上的电子碰撞出来成为导电电子， 同时产生一个空穴， 新产生的 电子、 空穴在强电场加速作用下又会与晶格原子碰撞轰击出新的导电电子和空穴„„， 如此 连锁反应好比雪崩一样。 这种载流子数迅速增加的现象称为倍增效应。 如果电压增加到一定 值引起倍增电流趋于无穷大，这种现象叫雪崩击穿。
tunneling breakdown/Zener breakdown: Maybe top of the valence band of the p region is higher than the bottom of conduction band of the n region with the reverse bias voltage increases in heavily doped pn junction. The electrons in valence band of the p region can directly reach the conduction band of the n region through the band gap by tunnel effect, to become the carrier in the conduction band. When the reverse bias voltage at the junction increases to a certain extent, tunneling current will sharply
半导体器件双语词汇
Doping profile（掺杂分布）Step junction（突变结）One-side Step junction（单边突变结)Diffussion(扩散)Graded junction (缓变结）Gradient（梯度）Net charge（净电荷）Depletion（耗尽层）Space charge region（空间电荷区）Potential barrier region（势垒区）Electric field(电场）Built-in potential（内建电场）Space charge region width（空间电荷区宽度）Quantative calculation（定量的)Qualitative(定性的)Substrate (衬底的)Forward bias(正偏)Reverse bias(反偏)Non-uniform doping（非均匀掺杂）Linearly graded junction（线性缓变结）Ideal-diode equation （理想二极管方程）Ideal pn junction model（理想pn结模型）Using boltgmann approximation（波尔兹曼近似）No generation and recombination inside the deletion layer（耗尽区内没有产生与复合）Low injection（小注入）Step junction with abrupt depletion layer approximation(突变结耗尽层近似)Mathmatical model(数学模型)Reverse saturation current(反向饱和电流)High junction(大注入)Small-signal model of pn junction(小信号)pn（结模型）Diffusion capacitance（扩散电容)Depletion layer capacitance（势垒电容）Junction capacitance（结电容）Breakdown voltage of pn junction pn(结击穿电压) Avalanche Breakdown (雪崩击穿)Tunnel Breakdown(隧道击穿)Transient of pn junction pn(结瞬态特性)Model and model parameters of pn junction diode (二极管模型和模型参数)Base width modulation and early voltage(基区宽变效应和厄利电压）Cutoff frequency（截止频率）JFET （junction field effect transistor）MESFET（metal semiconductor)Enhancement(增强型)Depletion (耗尽型)Flat band voltage(平带电压)11111。
CMOS器件进阶版讲解（转）
CMOS器件进阶版讲解（转）本文转自芯苑， （由于芯苑会经常关闭站点，故转载存留）上一篇介绍了简单的MOS的历史和原理结构介绍，应该能够建立起比较基础的认识了，下面我们继续讲讲MOS的特性以及半导体人该关注的制程要点。
先简单回顾下MOS的重要参数开启电压，也叫阈值电压，英文叫做Threshold Voltage (Vth)。
就是在栅极加电压，通过栅极氧化层的电场耦合效应在下面的沟道表面感应出与衬底/Well反型的掺杂，使得Source/Drain能够连接起来，我们称之为反型，而这个时候的栅极电压叫做开启电压(Vth)。
所以很容易理解Vth跟GOX厚度/质量，以及衬底浓度有很大关系。
(GOX越薄自然容易感应，所以Vt越低。
而且衬底浓度越低，表面越容易反型，所以Vt也越低)。
当然Vt还跟GOX 的质量有关，也就是介电常数，所以GOX quality很重要。
随着制程越来越advance，除了尺寸要缩小，工作电压也要越来越小(shrink/scanable: 物理尺寸都等比例缩小，工作电压也要等比例缩小)。
而我们的电流密度不希望减小，所以我们要求Vt越来越低，沟道长度越来越小，这两个都是让MOS导通电流增大的原因，所以Vt 和Leff是process两个最challenge的factor。
当然缩小的一个原因是电流密度以及降低电压和功耗提高速度，另外一个原因当然是cost (我也不知道moore's law当年看重的是哪个？)当然尺寸缩小带动电压缩小，这些的好处很多比如工作频率提高了(因为节深减小了，结电容就小了，GATE与S/D的OVL减小了，所以OVL电容也小了)，电压降低自然功耗降低了。
但是我们也有不好的东西，因为电压低了，所以gate delay就不得不考虑了，所以必须要降低gate电阻。
(这个可以打个比方记忆，我们的国家电网传输一定要用高压/超高压传输以减少线损，就是这个道理。
)所以，在MOS不断缩小的演进中，发展出很多一个又一个让我们这些半导体人挑战的难题，其实就是WAT参数window太小，必须enlarge window的技术革新。
MOS管知识最全收录技术参数详解！MOS管的种类及结构
MOS管知识最全收录技术参数详解！MOS管的种类及结构MOS管，即金属（Metal）—氧化物（Oxide）—半导体（Semiconductor）场效应晶体管，是一种应用场效应原理工作的半导体器件；和普通双极型晶体管相比，MOS管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等优势，在开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变焊机、通信电源等高频电源领域得到了越来越普遍的应用。
MOS管的种类及结构MOS管是FET的一种（另一种为JFET结型场效应管），主要有两种结构形式：N沟道型和P沟道型；又根据场效应原理的不同，分为耗尽型（当栅压为零时有较大漏极电流）和增强型（当栅压为零，漏极电流也为零，必须再加一定的栅压之后才有漏极电流）两种。
因此，MOS管可以被制构成P沟道增强型、P沟道耗尽型、N沟道增强型、N沟道耗尽型4种类型产品。
图表1 MOS管的4种类型每一个MOS管都提供有三个电极：Gate栅极（表示为“G”）、Source源极（表示为“S”）、Drain漏极（表示为“D”）。
接线时，对于N沟道的电源输入为D，输出为S；P沟道的电源输入为S，输出为D；且增强型、耗尽型的接法基本一样。
图表2 MOS管内部结构图从结构图可发现，N沟道型场效应管的源极和漏极接在N型半导体上，而P沟道型场效应管的源极和漏极则接在P型半导体上。
场效应管输出电流由输入的电压（或称场电压）控制，其输入的电流极小或没有电流输入，使得该器件有很高的输入阻抗，这也是MOS管被称为场效应管的重要原因。
MOS管工作原理1N沟道增强型场效应管原理N沟道增强型MOS管在P型半导体上生成一层SiO2薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极（漏极D、源极S）；在源极和漏极之间的SiO2绝缘层上镀一层金属铝作为栅极G；P型半导体称为衬底，用符号B表示。
由于栅极与其它电极之间是相互绝缘的，所以NMOS又被称为绝缘栅型场效应管。
MOS管的这几种“击穿”，你搞清楚了吗？
MOS管的这几种“击穿”，你搞清楚了吗？MOSFET的击穿有哪几种?Source、Drain、Gate场效应管的三极:源级S 漏级D 栅级G(这里不讲栅极GOX击穿了啊，只针对漏极电压击穿)先讲测试条件，都是源栅衬底都是接地，然后扫描漏极电压，直至Drain端电流达到1uA。
所以从器件结构上看，它的漏电通道有三条：Drain到source、Drain到Bulk、Drain到Gate。
1) Drain->Source穿通击穿:这个主要是Drain加反偏电压后，使得Drain/Bulk的PN结耗尽区延展，当耗尽区碰到Source的时候，那源漏之间就不需要开启就形成了通路，所以叫做穿通(punch through)。
那如何防止穿通呢?这就要回到二极管反偏特性了，耗尽区宽度除了与电压有关，还与两边的掺杂浓度有关，浓度越高可以抑制耗尽区宽度延展，所以flow里面有个防穿通注入(APT: Anti Punch Through)，记住它要打和well同type的specis。
当然实际遇到WAT的BV跑了而且确定是从Source 端走了，可能还要看是否PolyCD或者Spacer宽度，或者LDD_IMP 问题了，那如何排除呢?这就要看你是否NMOS和PMOS都跑了?POLY CD可以通过Poly相关的WAT来验证。
对吧?对于穿通击穿，有以下一些特征：(1)穿通击穿的击穿点软，击穿过程中，电流有逐步增大的特征，这是因为耗尽层扩展较宽，产生电流较大。
另一方面，耗尽层展宽大容易发生DIBL效应，使源衬底结正偏出现电流逐步增大的特征。
(2)穿通击穿的软击穿点发生在源漏的耗尽层相接时，此时源端的载流子注入到耗尽层中，被耗尽层中的电场加速达到漏端，因此，穿通击穿的电流也有急剧增大点，这个电流的急剧增大和雪崩击穿时电流急剧增大不同，这时的电流相当于源衬底PN结正向导通时的电流，而雪崩击穿时的电流主要为PN结反向击穿时的雪崩电流，如不作限流，雪崩击穿的电流要大。
氧化层击穿原理ppt课件
在正BT处理后（温度一般为150~200℃），这些Na+可以被激活而离开陷 阱，在SiO2网络的孔洞之间向Si-SiO2界面运动，绝大多数集中在SiSiO2界面在靠近硅一侧的SiO2层中，将在Si表面感应出负电荷，使双极 型器件出现表面沟道或引起击穿电压的蠕变，使MOS器件的阈值电压不 稳定。此外，还会导致SiO2的过早击穿，降低SiO2层的介电强度。
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3. 氧化硅的击穿模型
（4）空穴电流的产生
电子到达阳极时将能量释放给界面的晶格，破坏Si-O键，产生界面态。 部分电子将获得的能量释放给阳极界面一侧硅中价带的电子，使其激发 到导带底，因此产生的“热”空穴在电场作用下又隧穿进入氧化层。
（5）陷阱对载流子的俘获和释放
在氧化硅中输运的电子和空穴被不断产生的陷阱和已有的陷阱俘获，形 成陷阱电荷。而陷阱内的电子或空穴也可能被输运载流子碰撞而释放出 来。
任娜-weekly-report-20121110 氧化层击穿原理研究
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Outline
1. 氧化硅的结构和性质 2. Si-SiO2系统 3. 氧化硅的击穿模型 4. 检测氧化硅质量的方法
2 2005-4
1. 氧化硅的结构和性质
（1）二氧化硅的结构
二氧化硅薄膜具有无定形玻璃状结构，基本单元是一个由Si-O原子组成 的正四面体，硅原子位于正四面体的中心，氧原子位于四个角顶，两个 相邻的四面体通过一个桥键氧原子连接起来构成无规则排列的二维网络 结构。
且为简单起见暂时忽略ms20精选编辑ppt氧化硅的击穿模型图12an衬底积累bn衬底反型cp衬底反型dp衬底积累21精选编辑ppt氧化硅的击穿模型2氧化硅中电子的遂穿以npolysio2si结构为例硅与氧化硅之间形成的势垒高度b325v在一定栅压vg下当加在mos电容氧化层上的电压voxb时电子穿过三角形势垒注入到sio2的导带中形成可测量的fowlernordheim隧穿电流voxb时由阴极发射的电子穿过梯形势垒直接隧穿如果氧化层厚度5nm隧穿几率很小直接隧穿电流可以忽略不计
SiCMOSFET栅氧化层缺陷机理及改善措施
SiCMOSFET栅氧化层缺陷机理及改善措施SiCMOSFET栅氧化层缺陷机理及改善措施一、引言随着半导体技术的不断发展，SiCMOSFET（碳化硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）在功率电子领域展现出了巨大的应用潜力。
栅氧化层作为SiCMOSFET的关键组成部分，其性能对器件的可靠性和电学特性有着至关重要的影响。
然而，栅氧化层中存在的缺陷会导致一系列问题，如漏电增加、阈值电压漂移等，因此深入研究栅氧化层缺陷机理并探索有效的改善措施具有重要的理论和实际意义。
二、SiCMOSFET栅氧化层缺陷机理（一）氧化层生长过程中的缺陷1. 界面态缺陷在SiC与栅氧化层的界面处，由于原子排列的不连续性和化学键的差异，容易形成界面态。
这些界面态会捕获电子或空穴，影响载流子的传输和器件的电学性能。
在氧化层生长过程中，SiC表面的粗糙度、杂质吸附等因素都会加剧界面态缺陷的形成。
2. 氧化层中的本征缺陷氧化层生长过程中可能会引入本征缺陷，如氧空位和硅间隙原子。
氧空位会导致氧化层中的电荷不平衡，增加漏电通道；硅间隙原子则可能会影响氧化层的晶体结构，降低其绝缘性能。
这些本征缺陷的形成与氧化工艺条件密切相关，如氧化温度、氧化气体流量等。
（二）热应力导致的缺陷1. 热膨胀系数失配SiC和栅氧化层的热膨胀系数存在较大差异。
在器件的工作过程中，温度变化会导致两者之间产生热应力。
这种热应力会使氧化层产生裂纹或变形，从而破坏氧化层的完整性，增加漏电的可能性。
2. 热载流子注入效应高温环境下，器件中的载流子具有较高的能量，可能会注入到栅氧化层中。
这些热载流子会与氧化层中的原子发生碰撞，产生缺陷，如产生新的界面态和晶格损伤。
热载流子注入效应会随着器件工作温度的升高和工作电压的增大而加剧。
（三）电场作用下的缺陷1. 电介质击穿在高电场作用下，栅氧化层可能会发生电介质击穿。
当电场强度超过氧化层的击穿电场时，氧化层中的电子会获得足够的能量，发生雪崩倍增效应，导致氧化层被击穿。
vdmos名词解释
vdmos名词解释
VDMOS是Vertical Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor的缩写，中文意思为垂直双扩散金属氧化物半导体
器件。
VDMOS是一种常见的功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应
晶体管）结构，常用于功率放大器和开关电路中。
它的结构特点是
在P型衬底上沉积N型外延层，并在N型外延层上再沉积P型扩散层，形成N-P-P+的结构。
VDMOS具有低导通电阻、高开关速度和良
好的耐压特性，因此在功率电子器件中得到广泛应用。
从物理结构来看，VDMOS具有垂直结构，电流主要是在垂直方
向上流动，因此具有较大的功率承受能力。
另外，VDMOS的栅极结
构和电荷平衡设计使得其在高频开关应用中具有较好的性能。
此外，VDMOS还具有较好的热特性，能够在高温环境下工作。
总的来说，VDMOS器件因其结构特点和性能优势，在功率电子
领域得到广泛应用，包括电源管理、电动车控制、工业控制等领域。
希望这些信息能够全面回答你的问题。
SILC效应机理及其对Flash Memory的影响
SILC效应机理及其对Flash Memory的影响摘要:随着栅氧化层的减薄,应力感应的薄栅氧化层漏电特性目前已经成为MOS器件的主要可靠性因素。
本文对SILC效应的导电机制和组成成分作了简要论述,并重点研究了Flash Memory中的SILC 效应。
关键词:应力感应泄漏电流MOSFET 栅氧化层随着MOS器件栅氧厚度的不断减小和工作电压的非等比例下降,超薄栅氧(<10nm)的可靠性变得愈发重要,因为此时产生的高的栅氧化层电场很容易导致陷阱的产生与氧化层的击穿[1]。
这些陷阱将严重影响栅氧特性,并导致器件特性参数的退化。
同时应力后产生的陷阱将会使得栅泄漏电流增大。
这种在MOS器件中由于称为SILC(Stress Induced Leakage Current),即应力感应泄漏电流[2]。
这种泄漏电流随着氧化层厚度的减小而增加,已经成为非挥发性存储器等比例缩小的一种限制因素。
1 SILC导电机制1982年就出现了对高场应力后的薄栅氧MOS电容器进行低场栅泄漏电流研究的报道[3]。
二十余年来,人们已经对其进行了广泛研究并积累了大量的实验与理论分析,为理解SILC的物理机制提供了基础[4]。
但迄今为止,一方面由于实验条件的限制,另一方面由于一些理论问题的悬而未解,所以关于SILC机理研究还有很多方面未能被人们掌握。
在SILC的研究过程中,人们提出了多种相关模型与陷阱产生机制。
陷阱辅助隧穿和氧化层正俘获电荷的辅助隧穿模型是最为流行和被人们采用的模型。
1.1 正电荷辅助隧穿模型Teramoto等人认为FN应力感应的额外泄漏电流是由高能电子产生的空穴注入氧化层而引起的。
图1是FN应力过程中NMOS器件载流子传输示意图。
应力过程中,阴极导带电子在强电场作用下隧穿进入SiO2导带,在SiO2导带中不断加速并获取动能,从而成为高能电子。
高能电子沿着SiO2导带进入阳极导带,高能电子在阳极和晶格碰撞产生电子空穴对。
NBTI PMOS 薄栅氧PMOS器件的HCI效应和NBTI效应学习资料
可靠性：PMOS 薄栅氧PMOS器件的HCI效应和NBTI效应《半导体制造》2006年10月刊作者：Joyce Zhou、Jeff Wu、Jack Chen、Wei-Ting Kary Chien, 中芯国际随着CMOS晶体管尺寸的不断微缩，人们越来越关注PMOS HCI(热载流子注入)可靠性问题。
本文对薄栅氧PM OS晶体管的可靠性进行了准确的表征，并且深入研究了其衰减机制。
此外，我们还对引起PMOS器件衰减的N BTI(负偏压温度不稳定性)效应进行了解释说明。
对PMOS而言，最坏的衰减条件与Vg大小非常相关。
为此，我们提出一种方法以证明PMOS衰减是在较大Vg 条件下由HCI效应导致的漏极缺陷引起的，它与NBTI效应完全不同。
此外，我们还分别解释了HCI 和NBTI效应的机理。
最后，我们研究了HCI和NBTI的综合效应。
在HCI和NBTI的综合作用下，超薄栅氧PMOS器件参数的衰减程度比单独的HCI或NBTI效应要严重得多。
为了找到薄栅氧PMOS器件HCI效应的最坏条件，实验中我们对1.2V和1.5V短沟道PMOS 器件进行了测试。
我们提出了一种在较高栅电场下区分HCI效应和NBTI效应的方法。
此外，我们还对这两种效应(即HCI和NBTI)导致的器件参数偏移之间的相关性进行了研究，并且探讨了HCI-NBTI 综合效应对薄栅氧PMOS 器件可靠性的严重影响。
下一节我们将介绍HCI的最坏条件。
为了检测HCI效应引起的漏极损伤问题，我们在下一节中引入了“偏移”参数(Offset)。
然后，我们对非均匀NBTI效应进行了描述。
薄栅氧PMOS 器件HCI效应的最坏条件正如JEDEC-60提到的那样，在施加大小为Vg的栅偏压条件下，p沟道器件的参数变化程度最大，此时栅电流也处于最大值(Ig)[1]。
早期，大多数研究集中于HCI偏压条件下PMOS的电子陷阱效应[2]。
氧化层中很少会出现空穴陷阱，原因有几个，例如空穴注入的界面势垒较高、热空穴具有比热电子小得多的散射平均自由程等。