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[2018年IEEE国际集成电路物理与失效分析研讨会(IPFA) - 新加坡(2018.7.16-2018.7.19)] 2018年IEEE国际集成电路物理与失效分析研讨会(IPFA) - 基于光谱光发射的带隙工程对工作晶体管器件特性的表征

DOI：10.1109/IPFA.2018.8452497 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 在现代集成电路技术中，为提升高性能器件的场效应晶体管（FET）沟道载流子迁移率，常采用富锗硅材料。锗含量会改变半导体有效带隙EG，因此带隙能量EG是重要的工艺性能参数。该参数可通过电子器件类LED工作模式获取，需对p-n结施加正向偏压。FET中的p-n结通常为源极/漏极与衬底构成的二极管，一般处于接地或反向偏置状态。本研究通过对任意FET的衬底施加偏压，触发源极/漏极-衬底p-n结的寄生正向导通。采用光谱光子发射（SPE）作为无损在线表征方法，在器件完全功能状态下分析工程化带隙晶体管器件特性。通过验证（未应变）120nm工艺FET的标准硅带隙，成功运用SiGe:C异质结双极型晶体管（HBT）展示了带隙工程表征能力。当前集成电路技术常利用富锗硅提升沟道载流子迁移率，本研究进一步通过对14/16nm p型FinFET器件衬底施加偏压激活体区/扩散区p-n结的正向导通，利用InGaAs探测器测量工作器件背面的发射强度光谱分布，同样测定了FinFET的工程化带隙——所研究的p型FinFET带隙值为0.84eV。这为通过定量局域带隙工程测定实现非接触式故障隔离开辟了新途径。
作者： A. Beyreuther，I. Vogt，T. Nakamura，G. G. Fischer，B. Motamedi，C. Boit
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用光谱光子发射（SPE）这一非破坏性方法来表征全功能晶体管器件的工程化带隙。

研究成果

该研究成功展示了一种非侵入式技术，通过光谱光子发射来表征全功能晶体管器件中工程化带隙。研究人员分别测定了硅MOSFET、SiGe:C HBT和p型FinFET的带隙能量EG，其值分别为1.1电子伏特、0.93电子伏特和0.84电子伏特。该方法通过现场测定工作器件的带隙工程特性，为无接触故障隔离提供了新途径。

研究不足

诸如应变或带隙变窄等其他因素可能会影响带隙能量测定的准确性，不过这些影响相对较?。?0至50毫电子伏特）。

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