PMOSFETs were studied on the effect of Hot-Carrier induced drain leakage current (Gate-Induced-Drain-Leakage). The result turned out that change in Vgl(drain voltage where 1pA/$\mu$m of drain leadage current flows) was largest in the Channel-Hot-Hole(CHH) injection condition and next was in dynamic stress and was smallest in electron trapping (Igmax) condition under various stress conditions. It was analyzed that if electron trapping occurrs in the overlap region of gate and drain(G/D), it reduces GIDL current due to increment of flat-band voltage(Vfb) and if CHH is injected, interface states(Nit) were generated and it increases GIDL current due to band-to-defect-tunneling(BTDT). Especially, under dynamic stress it was confirmed that increase in GIDL current will be high when electron injection was small and CHH injection was large. Therefore as applying to real circuit, low drain voltage GIDL(BTDT) was enhaced as large as CHH Region under various operating voltage, and it will affect the reliablity of the circuit.
반도체 소자 제조에서 비용 절감을 위한 공정기술의 스케일링 가속화 경향에 따라 축소기술에 대한 요구가 증가되고 있다. 축소에 따른 또 다른 가장 큰 문제점의 하나는 Hot Carrier Injection (HCI) 특성의 열화이다. 이는 축소 과정에서 생기는 불가피한 가장 큰 이슈중의 하나이며, 특히 입출력 소자에 있어 극복하기 어려운 부분이다. 이의 개선을 위해 유효 채널 길이를 늘이고자 LDD 임플란트 공정 이전에 산화막이 추가되었고, 또한 I/O LDD 임플란트 공정의 이온 입사 각도를 최적화함으로써, LDD 영역에서 E-field 열화 없이 HCI 규격을 만족할 수 있었다.
Reduction of hot carrier degradation in MOS devices has been one of the most serious concerns for MOS-ULSIs. In this paper, three types of LDD structure for suppression of hot carrier degradation, such as spacer-induced degradation and decrease of performance due to increase of series resistance will be investigated. LDD-nMOSFETs used in this study had three different drain structure. (1) conventional ${\underline{S}}urface$ type ${\underline{L}}DD$(SL), (2) ${\underline{B}}uried$ type ${\underline{L}}DD$(BL), (3) ${\underline{S}}urface$urface ${\underline{I}}mplantation$ type LDD(SI). As a result, the surface implantation type LDD structure showed that improved hot carrier lifetime to comparison with conventional surface and buried type LDD structure.
The size of a device needs to scale down to increase its integrity and speed. As the size of the device is reduced, the hot-carrier degradation that severely effects on device reliabilty is concerned. In this paper, sub-micron buried-channel P-MOSFETs were fabircated, and the hot-carrier effects were invetigated. Also the hot-carrier effect in the buired-channel P-MOSFETs and the surface-channel P-MOSFETs were compared with simulation programs using SUPREM-4 and MINIMOS-4. This paper showed that the electric characteristics of sub-micron P-MOSFET are different from those of N-MOSFET. Also it showed that the punchthrough voltage ( $V_{pt}$ ) was abruptly drop after applying the stress and became almost 0V when the channel lengths were shorter than 0.6.mu.m. The lower punchthrough voltage causes the device to operte poorly by the deterioration of cut-off characteries in the switching mode. We can conclude that the buried channel P-MOSFET for CMOS circuits has a limit of the channel length to be around 0.6.mu.m.
본 논문에서는 기억소자 주변회로인 정적 입력버퍼와 동적 입력버퍼 그리고 감지 증폭기 회로에서 hot carrier 효과로 인한 회로성능 저하를 측정 분석하였다, 회로 설계 및 공정은 $0.8 {\mu}m$ 표준 CMOS 공정을 이용하였다. 분석방법은 회로의 성능저하에 가장 큰 영향을 주는 소자를 spice 시뮬레이션으로 예견한 후 소자열화와 회로성능 저하 사이의 상관관계를 구하는 것이다. 정적 입력버퍼의 회로성능 저하 결과로부터 MMOS 소자의 Gm 변화로 인하여 trip point가 증가한 것을 볼 수 있었다. 동적 입력 버퍼에서는 NMOS 소자의 Gm 변화로 인하여 전달지연시간을 볼 수 있었다. 그리고 감지증폭기 회로에서는 hot carrier 효과로 인하여 감지전압의 증가와 half-Vcc 전압의 감소를 확인할 수 있었다.
비정질 InGaZnO 박막트랜지스터의 Gate Overlap 길이에 따른 NBS(Negative Bias Stress) 및 hot carrier 스트레스 후 시간별 문턱전압의 변화에 의한 소자신뢰도를 분석하였다. 측정에 사용된 소자는 비정질 InGaZnO TFT이며 채널 폭 $W=104{\mu}m$, 게이트 길이 $L=10{\mu}m$이며 Gate Overlap 길이는 $0,1,2,3{\mu}m$를 사용하였다. 소자 신뢰도는 전류-전압을 측정하여 분석하였다. 측정 결과, hot carrier 스트레스 후 Gate Overlap 길이가 증가할수록 문턱전압의 변화가 증가하였다. 또한, NBS 후에는 Gate Overlap 길이가 증가할수록 문턱전압의 변화가 감소하였고 장시간 스트레스 후에 hump가 발생하였다.
Hot-carrier induced degradation has been studied for the BF$_2$ ion-implanted surface-channel LDD(P$^{+}$ polysilicon gate) PMOSFET in comparison to the buried-channel structure(N$^{+}$ polysilicon gate) PMOSFET. The conditions for maximum degradation better correlated to I$_{g}$ than I$_{sub}$ for both PMOSFET's. Due to the use of LDD structure on SC-PMOSFET, the substrate current for SC-PMOSFET was shown to be smaller than that of BC-PMOSFET. The gate current was smaller as well, due to the gate material work-function difference between p$^{+}$ and n$^{+}$ polysilicon gates. From the results, it was shown that the surface-channel LDD PMOSFET is more resistant to short channel effect than the buried-channel PMOSFET.
한국정보디스플레이학회 2008년도 International Meeting on Information Display
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pp.239-242
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2008
We have investigated the reliability of short channel ($L=1.5{\mu}m$) p-type ELA poly-Si TFTs under hot carrier stress. Threshold voltage of short channel TFT was significantly more shifted to positive direction than that of long channel TFT under the same stress. This result may be attributed to electron trapping at the interface between poly-Si film and gate oxide layer.
본 연구에서는 SOI MOSFET를 hot carrier 현상에 의한 RF 성능 저하를 측정 분석하였다. $V_{GS}=0.8V$, f=2.5GHz에서 설계되어 진 LNA의 이득은 16.51dB이고 잡음지수는 1.195dB였다. SOI에서 스트레스 후에는 LNA의 이득과 잡음지수가 스트레스전보다 각각 15.3dB, 1.44dB로 변화하였다.
When the size of the device is decreased, the hot carrier degradation presents a severe problem for long-term device reliability. In this paper we fabricated & tested the 0.26${\mu}{\textrm}{m}$ NMOSFET with wet gate oxide and nitride oxide gate to compare that the characteristics of hot carrier effect, charge to breakdown, transistor Id_Vg curve and charge trapping using the Hp4145 device tester As a result we find that the characteristics of nitride oxide gate device better than wet gate oxide device, especially a hot carrier lifetime(nitride oxide gate device satisfied 30years, but the lifetime of wet gate oxide was only 0.1year), variation of Vg, charge to breakdown and charge trapping etc.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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