Abstract
電荷泵法自從在1969年由Brugler和Jespers提出，再由Groes- eneken在1984年建立了一個完整的模型後，已經被普遍採用，成為第一個量測氧化矽和基板間介面缺陷特性的方法。這個方法有許多優點，諸如：簡單的設備環境，直接的分析、和可量測到高零敏度 介面缺陷密度等等。它不僅能測量介面缺陷密度，還可藉此推算氧化矽□的電荷密度，並可進一步推算出金氧半電晶體介面缺陷的空間分佈情形。在本篇論文中，我們成功地建立了雙脈衝電荷泵法，可來量測小尺寸的金氧半電晶體介面受到局部破壞後的介面缺陷缺陷空間分佈情形。通道上熱載子注入會對小尺寸的金氧半電晶體產生靠近汲極端的局部破壞，這種破壞對小尺寸的金氧半電晶體的可靠度的影響很大，所以已經成為一個研究的重點。為了要進一步了解熱載子注入的破壞機制，我們可用雙脈衝電荷泵法來量測介面缺陷的空間分佈情形。三種依次降低通道上橫向電場的熱載子注入方式分別加在LDD 的金氧半電晶體上達40000S。結果發現破壞大都集中在汲極端，且橫向電場愈大的破壞愈嚴重。電場分佈情形大致和介面缺陷分佈情形相吻合。因為快閃式記憶體是用F-N 穿遂效應來做拭去的動作，且也正考慮用F-N 穿遂效應來做寫入的動作，而我們相信電荷在穿過氧化矽和基板的能障時一定也會對介面造成破壞。所以我們用雙脈衝電荷泵方法來探討這兩種破壞機制。結果發現F-N 寫入造成的破壞均勻分佈在通道上而F-N 拭去造成的破壞集中在靠近汲極端。在本篇論文中,雙脈衝電荷泵法量測系統被成功的建立起來.這個方法可用來分析由通道上熱載子效應和F-N穿遂效應造成的介面缺陷空間分佈情形.三種依次降低橫向電場的熱載子注入方式加在LDD金氧半電晶體上各達40000秒.以F-N穿遂方式來做快閃式記憶體的寫入和拭去可用類似條件加在金氧半電晶體上來模擬.藉著電荷泵電流的量測和空乏區寬度的計算,就可以得到缺陷的空間分佈情形.通道上橫向電場的分佈可由模擬軟體MEDICI做二維的模擬得到.而量測出的介面缺陷分佈與計算的電場分佈有互相吻合的情形.對熱載子效應來說,橫向電場愈大,造成的介面破壞愈嚴重.結果發現以F-N穿遂寫入造成的破壞均勻分佈在通道上而F-N穿遂拭去的破壞較集中.A double pulse charge-pumping measurement system has beensuccessfully constructed. The lateral distribution ofinterface trap distribution due to the Hot-carrier stress andFowler-Nordheim tunneling are studied by the double pulsecharge- pumping methods. Three hot-carrier stress condition indescending order of lateral electric field are performed to aLDD MOSFET for a period up to 40000 second. Both programmingand erasing of flash EPROM cell by Fowler-Nordheim tunnelingare simulated on the ordinary MOSFET with similar tunnelingcondition. The lateral trap distribution is deduced from themeasured charge-pumping current and the calculated width ofdepletion region. The electric field distribution along thechannel is calculated from two dimensional MEDICI program.Reasonably good agree- ments between the measured interfacetrap distribu- tion and the calculated electric fielddistribution is found. The damage is most severe for thehighest lateral electric field for hot carrier stress asexpect. The damages for the Fowler-Nordheim pro- gramming isuniformly distributed while is localized for the Fowler-Nordheim erasing.