TCAD Simulation of Dose Radiation Effects in Sub-100 nm High-k MOSFET Structures

Abstract

Суб-100-нм КМОП-технология с high-k подзатворным диэлектриком -одна из базовых технологий изготовления цифровых, аналоговых и радио-частотных СБИС и систем на кристалле.В работе моделируется воздействие ионизирующего излучения на 45-нм МОП-транзисторы с high-k диэлектриком, изготовленные по техно-логии на объемном кремнии и КНИ. Указаны эффекты, возникающие при замене диэлектрика SiO 2 на high-k диэлектрик. Описан выбор и настройка физических моделей для моделирования МОП-транзисторов с high-k ди-электриком в системе TCAD Sentaurus Synopsys. Разработан и введен на-бор новых полуэмпирических моделей, учитывающих деградацию радиа-ционно-зависимых параметров от воздействия ионизирующего излучения: подвижность, время жизни, зависимость плотности заряда в объеме SiO 2 и HfO 2 и на границах HfO 2 /Si от дозы ионизирующего излучения. Проведено моделирование нанометровых МОП-транзисторов с high-k диэлектриком, изготовленных по технологии на объемном кремнии и КНИ. Показано, что для нанометровых КНИ-структур увеличение тока стока после облучения обусловливается накоплением заряда в боковом оксиде.Достигнуто приемлемое соотношение между результатами моделиро-вания и экспериментальными данными. Результаты моделирования под-тверждают, что суб-100-нм МОП-транзисторы с high-k диэлектриком по сравнению с традиционными МОП-транзисторами с диэлектриком SiO 2 подавляют ток утечки. Однако остальные важные параметры суб-100-нм МОП-транзисторов с high-k диэлектриком более чувствительны к иониза-ционному облучению.Ключевые слова: high-k диэлектрик; МОП-транзисторы; КНИ; TCAD; иони-зационное излучение.Для цитирования: Петросянц К.О., Попов Д.А., Быков Д.В. TCAD-моделирование дозовых радиационных эффектов в суб-100 -нм high-k МОП-транзисторных структурах // Изв. вузов. Электроника.