重离子单粒子辐射对超薄栅氧化层可靠性影响分析

作者：何玉娟^*; 雷志锋; 张战刚; 章晓文; 杨银堂

来源：固体电子学研究与进展, 2022, 42(02): 141-145.

DOI：10.19623/j.cnki.rpsse.2022.02.004

• 重离子单粒子辐射
• VRDB试验
• 超薄栅氧化层

研究了重离子单粒子辐照(Single event effect,SEE)效应对超薄栅氧化层(1.2 nm厚度)的斜坡击穿电压(Voltage ramp dielectric breakdown,VRDB)的影响情况。采用209Bi(离子能量为1 043.7 MeV)对65 nm CMOS电容进行(1～2)×107ion/cm2总注量的重离子辐射试验，并在辐射过程中进行VRDB试验。试验结果发现，经过209Bi重离子辐射后，超薄栅CMOS电容的泄漏电流略微增大，跨导-电压曲线稍有畸变；进行累积模式和反型模式的斜坡击穿测试，发现栅氧化层的斜坡击穿电压减小近5%。通过扫描电子显微镜(SEM)检查发现，重离子辐照后栅氧化层中形成微泄漏路径，导致其击穿电压降低，并强烈影响超薄栅氧化层的长期可靠性。

• 单位
  工业和信息化部电子第五研究所; 西安电子科技大学