Влияние быстрой термической обработки подзатворного диэлектрика на параметры микросхем временных устройств

Abstract

Работа посвящена исследованию влияния быстрой термической обработки подзатворного диэлектрика при температуре ~1100 °С на электрические параметры программируемого временного устройства с коррекцией 512ПС8. В качестве анализируемых параметров данной микросхемы были выбраны пробивное напряжение, ток утечки затвора, величина заряда пробоя подзатворного диэлектрика, а также проведены его термополевые испытания. Пробивное напряжение р-канального тестового транзистора измерялось путем подачи линейной развертки напряжения от 0 до –100 В с шагом –0,5 В при заземленных стоке и истоке. Ток утечки затвора IЗ ут определялся при напряжении затвора –20 В. Для оценки зарядовых свойств подзатворного диэлектрика приборов проводились термополевые испытания. Для оценки качества и надежности подзатворного диэлектрика проводился контроль заряда пробоя (Qbd). Показано, что быстрая термическая обработка подзатворного диэлектрика при температуре ~1100оС в течение 7 с при наличии его на нерабочей стороне обеспечивает величину заряда пробоя 2,040 Кл/см2, а при его отсутствии – 2,230 Кл/см2, в то время как при стандартном процессе создания данной микросхемы эта величина составляет 1,230 Кл/см2. Это означает, что наиболее эффективное влияние на повышение качества и надежности подзатворного диэлектрика оказывает его быстрая термообработка при отсутствии двуокиси кремния на нерабочей стороне пластины. Проведение такой обработки позволяет, по сравнению со стандартным процессом их изготовления, уменьшить ток утечки затвора в 5,29 раза, зарядовые состояния в 3,50 раза и повысить надежность в 1,07 раза р-канального транзистора, а для n-канального транзистора данные величины составляют 10,67, 3,50 и 1,81 раза соответственно. Установлено, что повышение надежности КМОП микросхем временных устройств при быстрой термообработке подзатворного диэлектрика обусловлено увеличением его заряда пробоя за счет формирования более совершенной микроструктуры диэлектрика, приводящей к перестройке зарядовых состояний как в его объеме, так и на границе с кремнием.