半导体器件——GIDL篇

如题所述

定义:门诱导漏电流(GIDL)


以NMOS为例,当gate未施加正压或负压,而drain端却施加高电压时,gate与drain的交界区域形成了一股强大的电场,尤其在gate氧化层附近,耗尽区的形成如同一个陡峭的p+-n+结,无论是横向还是纵向,都呈现出特有的GIDL特性,起源于gate与drain的交叠区域,从而导致电子和空穴在电场作用下分离,电子流向drain,空穴则被导向基底,从而产生漏电流现象。


产生条件: 1) 亚阈值工作区;2)Drain与gate必须存在交叠,形成pn结;3)存在强漏电场的驱动力。


对MOS的影响: GIDL在亚阈值区引发额外漏电流,这无疑增加了静态功耗,对电路的效率构成挑战。


解决方案: 通过引入LDD技术,调整交叠区域的轻掺杂,缓和电势变化,降低载流子跃迁的可能,从而有效地抑制漏电流的产生。


在NAND器件中的影响: 在编程过程中,GIDL会与inhibit string的HCI效应相互作用,导致边缘的word line阈值电压(Vt)上移。而对于未被抑制的string,由于缺乏静电压差,这种效应相对减弱。


解决方案: 通过设置边缘dummy WL,可以有效地减轻这种影响,提升NAND的稳定性和性能。


应用: 在3D NAND中,GIDL效应被巧妙地利用于erase过程,尤其是Pwell erase,结合SEG工艺,尽管工艺复杂,但越来越多的制造商选择利用GIDL来生成电子空穴对,将空穴导入channel,实现了高效且灵活的块擦除技术。

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