СНИЖЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТОВ ГОРЯЧИХ НОСИТЕЛЕЙ НА ПАРАМЕТРЫ МДП-ТРАНЗИСТОРОВ
Authors: Г.А. МУСТАФАЕВ , Н.В. ЧЕРКЕСОВА , А.И. ХАСАНОВ , А.Г. МУСТАФАЕВ , М.Н. ДАДАШЕВ 
Published: December 2024

Известно, что инжекция горячих носителей в канал полевых транзисторов вызывает деградацию таких их параметров, как крутизна и пороговое напряжение, что связано с захватом электронов на образующиеся при этом в объеме полупроводника ловушки. Для подавления этого эффекта, являющегося основным механизмом деградации в р-канальных полевых транзисторах, предложено использовать азотирование затворного оксида с последующим его окислением. Показано что при повторном окислении азотированного оксида время жизни при статическом воздействии на 4-5 порядков выше, несмотря на большую величину эффективной длины канала для n-канального полевого транзистора. В условиях динамического воздействия полевые транзисторы характеризуются еще меньшим временем жизни. Для точного прогнозирования времени жизни КМДП схем с повторно окисленным азотированным оксидом по сравнению со схемами со стандартным оксидным диэлектриком необходимо иметь данные испытаний n- и р-канальных полевых транзисторов в условиях динамического воздействия. Как показали исследования, пороговое напряжение для ПОАО приборов на 0,35В ниже, чем для стандартных полевых транзисторов, что указывает на наличие более высокого (4⋅1011см-2) фиксированного заряда. До инжекции горячих электронов плотность поверхностных электронных ловушек составляла в таких приборах 5⋅1010 эВ/см-2 и 7⋅1010 эВ/см-2 соответственно. Изменение величины напряжения в середине запрещенной зоны Vmg с потоком инжектированных горячих электронов характеризуется небольшим отрицательным сдвигом для стандартных приборов и положительным при ПОАО.

It is known that the injection of hot carriers into the channel of field-effect transistors causes degradation of their parameters such as steepness and threshold voltage, which is associated with the capture of electrons on the traps formed in the semiconductor volume. To suppress this effect, which is the main mechanism of degradation in p-channel field effect transistors, it is proposed to use nitriding of the gate oxide with its subsequent oxidation. It was shown that during the repeated oxidation of nitrated oxide, the lifetime under static action is 4-5 orders of magnitude higher, despite the large effective channel length for an n-channel field effect transistor. Under dynamic conditions, field effect transistors are characterized by even shorter lifetimes. To accurately predict the lifetime of the сomplementary isolated gate field effect transistors circuits with re-oxidized nitrided oxide in comparison with schemes with a standard oxide dielectric, it is necessary to have test data for n- and p-channel field effect transistors under dynamic conditions. Studies have shown that the threshold voltage for reoxidation of nitrated oxide devices is 0.35V lower than for standard field-effect transistors, which indicates the presence of a higher (4⋅1011см-2) fixed charge. Prior to hot electron injection, the density of surface electron traps in such devices was 5⋅1010 eV/cm-2 and 7⋅1010 eV/cm-2, respectively. A change in the voltage in the middle of the band gap Vmg with a stream of injected hot electrons is characterized by a small negative shift for standard devices and positive for reoxidation of nitrated oxide.