SiO<sub>2</sub>と高kゲート誘電体を有する金属-酸化物-半導体電界効果トランジスタにおけるランダムテレグラフノイズに及ぼすプラズマチャージングダメージの影響

KAMEI Masayuki; TAKAO Yoshinori; ERIGUCHI Koji; ONO Kouichi

文献

J-GLOBAL ID：201402269608293796 整理番号：14A0552038

SiO₂と高kゲート誘電体を有する金属-酸化物-半導体電界効果トランジスタにおけるランダムテレグラフノイズに及ぼすプラズマチャージングダメージの影響

Effects of plasma-induced charging damage on random telegraph noise in metal-oxide-semiconductor field-effect transistors with SiO₂ and high-k gate dielectrics

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資料名：
巻： 53 号： 3S2 ページ： 03DF02.1-03DF02.7 発行年： 2014年03月
JST資料番号： G0520B ISSN： 0021-4922 CODEN： JJAPB6 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

プラズマチャージングダメージ(PCD)は極限スケールの大規模集積回路(LSI)の設計の際の主たる関心事であるいわゆる「ランダムテレグラフノイズ(RTN)」にいかに影響するかを明確にした。SiO₂と高kゲート誘電体を有する金属-酸化物-半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)をArガスの誘導結合プラズマ(ICP)で曝露した。同一デバイスへのICPプラズマ曝露前後でドレイン電流対ゲート電圧(I_ds-V_g)特性を得た。次に,I_ds/μI_dsで定義したI_ds揺動の時間発展を測定した。ここで,μI_dsは平均I_dsである。この値はRTN特性に対応し,RTNは種々のゲート電圧(V_g)下でカスタマイズした測定法により得た。RTNへのPCDの影響を明確にするために,(I_ds/μI_ds)の統計分布幅であるδ(I_ds/μI_ds)に注目した。δ(I_ds/μI_ds)はSiO₂と高kゲート誘電体を有する両方のMOSFETに対しPCDにより増加した。RTNはPCDの測度として使用できることを示唆している。つまり,分布幅の増加はPCDの存在を直接示している。オーバードライブ電圧V_g-V_th(ここでV_thはしきい電圧)へのδ(I_ds/μI_ds)の依存性を現在の手法で調べた。SiO₂と高kゲート誘電体を有するMOSFETに対し,δ(I_ds/μI_ds)はオーバードライブ電圧の低下とともに増加するのを確認した。PCDにより創出されたキャリアトラップサイトの存在はキャリア捕獲と発光の時定数により特性評価した。PCDにより生じたしきい値シフト(ΔV_th)も見積り,RTN増加をPCDにより生じたΔV_thと関連づけるために,RTN変化と比較した。見積もった時定数はPCDにより創出したトラップサイトの性質による複雑な挙動を示したが,δ(I_ds/μI_ds)はPCDの量にはっきり従う傾向を示した。これらの知見は将来のMOSFETにおけるプラズマ誘起RTN特性変化についての深い理解を提供する。(翻訳著者抄録)

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トランジスタ

引用文献 (42件)：

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H. Miki, N. Tega, M. Yamaoka, D. J. Frank, A. Bansal, M. Kobayashi, K. Cheng, C. P. D’Emic, Z. Ren, S. Wu, J. Yau, Y. Zhu, M. A. Guillorn, D. Park, W. Haensch, E. Leobandung, and K. Torii, IEDM Tech. Dig., 2012, p. 450.

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SiO2と高kゲート誘電体を有する金属-酸化物-半導体電界効果トランジスタにおけるランダムテレグラフノイズに及ぼすプラズマチャージングダメージの影響

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