[發明專利]提高擊穿電壓的方法

有效

• 申請號: 201210143418.9
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102683216A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 任棟梁;錢亮;李冰寒;胡勇
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種提高擊穿電壓的方法。

背景技術

晶體管的擊穿電壓(Breakdown?voltage)是指在柵極接地的情況下，流過漏源極電流為特定值時的漏源電壓，其中晶體管擊穿前能連續加在漏源極的最高瞬間的電壓值。擊穿電壓是衡量晶體管耐壓程度的關鍵參數，其越大代表晶體管的耐壓性能越好。對于工作在高壓或高頻的功率的晶體管來說，擊穿電壓顯得尤為重要，現常用的功率晶體管為HVNMOS。

例如，在嵌入式閃存高壓量測時，可以偵測閃存擦寫動作的高壓上限區域，如果晶體管的擊穿電壓小于閃存擦寫動作的高壓上限區域，閃存模塊在擦寫過程中被擊穿，使得整個器件不能用，產能大大降低。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高擊穿電壓的方法，以提高擊穿電壓，提高產能。

本發明的技術解決方案是一種提高擊穿電壓的方法，在嵌入式閃存高壓量測前，將晶體管的柵極和源極接地，漏極加一電流以在漏極產生橫向電場。

作為優選：所述電流大于2毫安。

作為優選：所述晶體管為HVNMOS。

與現有技術相比，本發明在嵌入式閃存高壓量測前，在晶體管漏極加電流，通過漏極附近的碰撞電離效應而形成最大通道橫向電場，使得漏極區一些高能熱載流子注入入到柵氧層而產生一些電子空穴對，進而導致漏極區向柵極移動的熱載流子的速率和飽和速率下降，使得晶體管擊穿電壓增大，使得HVNMOS晶體管的擊穿電壓大于閃存擦寫動作的高壓上限區域，進而完成HVNMOS的閃存擦寫動作，提高HVNMOS器件的產能。

附圖說明

圖1是本發明熱載流子退化模型的示意圖；

圖2是本發明擊穿電壓變大示意圖；

圖3是本發明晶體管在閃存擦寫時的電壓曲線圖。

具體實施方式

本發明下面將結合附圖作進一步詳述：

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。

其次，本發明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。

本發明提供一種提高擊穿電壓的方法，在嵌入式閃存高壓量測前，將晶體管的柵極和源極接地，漏極加一電流。優選的，所述電流大于2毫安。所述晶體管為HVNMOS。

由于加一個電流在HVNMOS上，HVNMOS被電流強化過后，會在漏極產生最大通道橫向電場以及在柵極與柵氧界面產生缺陷，根據U=I.R，導致產生高的擊穿電壓。

在本實施例中，如圖3所示，一個HVNMOS的擊穿電壓特性就從12.9V變成13.4V，從而使得HVNMOS晶體管的擊穿電壓大于閃存擦寫動作的高壓上限區域，進而完成HVNMOS的閃存擦寫動作，提高了HVNMOS器件的產能。

HVNMOS被電流強化過后，會在漏極產生最大通道橫向電場，使得溝道有熱載流子效應產生，熱載流子效應表現為兩方面，其一是非線性的速度-電場關系：Si中的載流子在高電場時即呈現出漂移速度飽和現象，這就是由于熱載流子發射光學波聲子(約0.05eV)的結果。GaAs中的電子當被電場“加熱”到能量kTe達到0.31eV時(Te是所謂熱載流子溫度)，即從主能谷躍遷到次能谷，從而產生負阻現象。

其二是碰撞電離效應：熱電子與晶格碰撞、并打破價鍵，即把價電子激發到導帶而產生電子-空穴對的一種作用，碰撞電離需要滿足能量和動量守恒，所需要的能量Ei≈3Eg/2，碰撞電離的程度可用所謂電離率α來表示，α與電場E有指數關系：α=A?exp(-Ei/kTe)=A?exp(-B/E)。當倍增效應很嚴重時，即導致產生擊穿現象。

請參閱圖1所示，下面以熱載流子退化模型來說明本發明，當在晶體管漏極端加電流時，碰撞電離效應產生，最大通道橫向電場發生在漏極方向，該最大通道橫向電場使得熱載流子趨向于漏極區與柵氧的Si-SiO₂界面，產生界面缺陷，一些高能電子跨過漏極區與柵氧的Si-SiO₂界面障礙注入到柵氧層，并通過碰撞和能量交換，在柵氧層產生一些電子空穴對，從而導致漏極區向柵極移動的熱載流子的速率和飽和速率下降，使得晶體管擊穿電壓增大，如圖2所示，晶體管的擊穿電壓由原來曲線1變成曲線2。