[发明专利]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Vms获得器件的平带电压VFB；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Nd的变化关系；(2)根据平带电压VFB获得不同平带电压下器件阈值电压Vth随沟道掺杂浓度Nd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Nd；(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Vms获得器件的平带电压VFB；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Nd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Vm为金属的功函数，χ为半导体材料的电子亲和势，Eg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；Nd为沟道掺杂浓度；ni为本征载流子浓度；Qox为栅氧化层内的固有电荷；εox为氧化层SiO2的介电常数；ε0为真空的介电常数；Tox为氧化层SiO2的厚度；(2)根据所述平带电压VFB获得不同平带电压下器件阈值电压随沟道掺杂浓度Nd的变化关系；其中，阈值电压Vth随掺杂浓度的变化关系为εsi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Nd；(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；其中，器件NBTI退化程度△Vt为：ΔVt=qToxϵoxϵ0×A×p23×exp(2β3Tox{Vg-Vth+kTqln(Ndni)-Eg2q+ϵsiϵoxTox[2qNdϵsiϵ0kTqln(Ndni)]1/2})×t16]]>其中，A是NBTI退化因子，β为电场加速因子，p是器件沟道表面的空穴浓度；t是退化时间；(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)。