A Comprehensive Study of Hot-Carrier Effects in Body-Tied FinFET...

### 综合研究体连接FinFET中的热载流子效应 #### 摘要与研究背景 在《全面研究体连接FinFET中的热载流子效应》一文中，韩国科学技术研究院（KAIST）电子工程与计算机科学系以及三星电子半导体研发部的研究团队深入探讨了体连接FinFET（鳍式场效应晶体管）中的热载流子效应。随着鳍宽（即通道厚度）的增加，热载流子注入（Hot-Carrier Injection, HCI）导致的器件退化变得愈发显著。 #### 热载流子效应机制 热载流子效应在体连接FinFET中表现为两种竞争条件下的设备退化：一种是在最大漏电流（ISUBmax）时栅极电压（VG）小于半个供电电压（<0.5VDD），另一种是在栅极电压等于漏极电压等于供电电压（VG=VD=VDD）时。这两种条件下，界面陷阱的生成在前者占主导地位，而氧化物陷阱则在后者更为关键。 在窄鳍宽下，设备主要受界面陷阱生成（VG处于ISUBmax时）的影响而退化，相较于氧化物陷阱（VG=VD=VDD）。然而，在宽鳍宽的情况下，这两种机制对设备的退化作用相当。 #### FinFETs的优越性与挑战 FinFETs因其在纳米尺度CMOS技术中的出色可扩展性和简便的制造工艺而备受青睐。然而，在以前的全耗尽SOI（绝缘体上硅）FinFET中，由于悬浮体结构，测量基板电流（ISUB）变得困难，因此确定最恶劣的热载流子应力条件成为一大挑战。 #### 实验与分析 为了找到使ISUB最大化的确切条件，研究者们测量了不同鳍宽下VG/VD比值的变化。在平面体MOSFET中，已知在VG@ISUBmax（VG/VD约为0.5）时，Si-SiO2界面处的陷阱生成会导致设备退化；而在高VG（VG/VD约为1）时，栅氧化层内的陷阱电荷控制着设备的可靠性。通过分析应力条件依赖性和鳍宽依赖性，首次系统地研究了设备退化的机制。 实验中使用的体连接FinFET的栅长为100nm，鳍宽范围从20nm到100nm不等。通过这一系列实验，研究人员得以更深入地理解热载流子效应如何影响体连接FinFET，并为确定SOI FinFET中最恶劣的热载流子应力条件提供了重要的参考依据。 #### 结论 本研究不仅揭示了体连接FinFET中热载流子效应的具体机制及其与鳍宽的关系，还对优化FinFET设计、提高其耐用性和可靠性具有重大意义。对于那些致力于开发更小、更快、更可靠的电子器件的研究人员来说，这些发现提供了宝贵的见解，有助于他们在设计过程中更好地应对热载流子效应带来的挑战。