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摘要
硼的瞬间增强扩散(transient enhanced diffusion, TED)导致MOS晶体管出现反短沟道效应,阈值电压异常升高,严重影响器件性能和良品率,不同的器件尺寸,阈值电压增量不同,为探究沟道内杂质离子分布情况和器件尺寸对TED效应的影响,在40 nm CMOS工艺平台下,对调阈值注入、低掺杂漏极(LDD)离子注入和碳离子协同注入工艺进行参数调整实验,测量不同工艺参数、不同尺寸的晶体管阈值电压,采用TCAD工具仿真沟道内硼离子和间隙原子的浓度分布。实验结果表明:沟道长度逐渐缩小,阈值电压先上升,在0.55μm处达到最高后迅速下降,上升速率随着沟道宽度的减小而降低。当沟道长度不变时,阈值电压随沟道宽度一直下降,且下降得越来越快。间隙硅原子由LDD离子注入引入并向沟道扩散,而硼离子聚集在LDD-沟道边界位置,但是在LDD和沟道形成的角落会向浅沟槽隔离(STI)区域泄漏,聚集和泄漏作用共同控制沟道内硼离子的浓度分布。TED效应导致的阈值电压漂移是受器件尺寸调控的,另外,高能量的碳协同注入结合红外快速热退火技术可以有效地抑制TED效应。
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