埋氧离子注入对P型部分耗尽SOI电学与低频噪声的影响

摘要

针对抗辐照SOI PMOS器件的直流特性与低频噪声特性展开试验与理论研究,分析离子注入工艺对PMOS器件电学性能的影响,并预测其稳定性的变化.首先,对离子注入前后PMOS器件的阈值电压、迁移率和亚阈摆幅进行提取.测量结果表明:埋氧化层离子注入后,器件背栅阈值电压由-43.39V变为-39.2V,空穴有效迁移率由127.37 cm2/Vs降低为80.45 cm2/Vs,亚阈摆幅由1.35 V/dec增长为1.69 V/dec;结合背栅阈值电压与亚阈摆幅的变化,提取得到埋氧化层内电子陷阱与背栅界面态数量的变化.随后,分析器件沟道电流噪声功率谱密度随频率、沟道电流的变化,提取γ因子与平带电压噪声功率谱密度,由此计算得到背栅界面附近的缺陷态密度.基于电荷隧穿机制,提取离子注入前后埋氧化层内陷阱态随空间分布的变化.最后,基于迁移率随机涨落机制,提取得到离子注入前后PMOS器件的平均霍格因子由6.19×10-5增长为2.07×10-2,这表明离子注入后器件背栅界面本征电性能与应力稳定性将变差.