一种通过改变沟道掺杂浓度来抑制器件NBTI退化的方法

摘要

本发明公开了一种通过改变沟道掺杂浓度来抑制pMOS器件NBTI退化的方法，包括(1)根据功函数差V_ms获得器件的平带电压V_FB；并通过选择不同功函数的金属栅材料，获得不同平带电压随着掺杂浓度N_d的变化关系；(2)根据平带电压V_FB获得不同平带电压下器件阈值电压V_th随沟道掺杂浓度N_d的变化关系；(3)当器件阈值电压为工作电压的1/4-1/5时，获得不同平带电压时器件的掺杂浓度N_d；(4)获得不同平带电压、不同掺杂浓度且相同阈值电压时器件NBTI退化程度；(5)判断器件NBTI退化程度是否满足实际需求，若是，则抑制了器件NBTI的退化；若否，则选择不同功函数的金属栅材料并返回至步骤(1)。本发明通过改变沟道掺杂浓度对器件NBTI退化进行了抑制，抑制效果显著。

主权项

一种通过改变沟道掺杂浓度来抑制器件NBTI退化的方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)根据功函数差V_ms获得器件的平带电压V_FB；并通过选择不同功函数的金属栅材料，获得不同平带电压随着掺杂浓度N_d的变化关系；其中所述功函数差所述平带电压所述平带电压随掺杂浓度的关系$V_{\mathrm{FB}}=V_{\mathrm{ms}}-\frac{Q_{\mathrm{ox}}}{{ϵ}_{\mathrm{ox}}{ϵ}_0}{T}_{\mathrm{ox}}=V_m-\chi -\frac{E_g}{2q}+\frac{\mathrm{kT}}{q}\ln \left(\frac{N_d}{n_i}\right)-\frac{Q_{\mathrm{ox}}}{{ϵ}_{\mathrm{ox}}{ϵ}_0}{T}_{\mathrm{ox}};$V_m为金属的功函数，χ为半导体材料的电子亲和势，E_g为半导体的能带宽度；q为电荷电量；k为波尔兹曼常数；T为器件温度；N_d为沟道掺杂浓度；n_i为本证载流子浓度；Q_ox为氧化层栅内的固有电荷；ε_ox为氧化层SiO₂的介电常数；ε₀为真空的介电常数；T_ox为氧化层SiO₂的厚度；(2)根据所述平带电压V_FB获得不同平带电压下器件阈值电压随沟道掺杂浓度N_d的变化关系；其中，阈值电压V_th随掺杂浓度的变化关系为$V_{\mathrm{th}}=V_{\mathrm{FB}}-2\frac{\mathrm{kT}}{q}\ln \left(\frac{N_d}{n_i}\right)-\frac{{ϵ}_{\mathrm{si}}}{{ϵ}_{\mathrm{ox}}}{T}_{\mathrm{ox}}{\left[\frac{{2\mathrm{qN}}_d}{{ϵ}_{\mathrm{si}}{ϵ}_0}\frac{\mathrm{kT}}{q}\ln \left(\frac{N_d}{n_i}\right)\right]}^{1/2};$ε_si为硅的介电常数；(3)当所述器件阈值电压为工作电压的1/4‑1/5时，获得不同平带电压时器件的掺杂浓度N_d；(4)获得不同平带电压、不同掺杂浓度且相同阈值电压时器件NBTI退化程度；(5)判断所述器件NBTI退化程度是否满足实际需求，若是，则抑制了器件NBTI的退化；若否，则选择不同功函数的金属栅材料并返回至步骤(1)。