Обратный короткоканальный эффект

    По мере развития технологии был обнаружен новый эффект [4], заключающийся в первоначальном увеличении порогового напряжения в противоположность «нормальному» спаду, когда длина канала уменьшается (рис.10.14). Эффект получил название обратный короткоканальный эффект (RSCE – Reverse Short Channel Effect). Было предложено несколько моделей, объясняющих RSCE.

Рис.10.14 [4]

    В глубоко субмикронных МОПТ концентрация примеси в канале вблизи краев стока/истока увеличивается для сокращения спада порогового напряжения и тока прокола, и в то же время для минимизации влияния эффекта подложки и падения подвижности носителей в канале. Например, бор может имплантироваться под углом к поликремниевому затвору пМОПТ с подходящей энергией и дозой для увеличения концентрации ниже канала вблизи краев стока/истока и сокращения распространения обедненных слоев стока и истока в канал. Результирующий профиль называется “halo”или “pocket”. В зависимости от условий имплантации гало может вторгаться на поверхность и локально увеличивать пороговое напряжение вблизи стока и истока и вызывать RSCE. Этот эффект можно использовать для баланса  влияния SCE и RSCE на .

    В работе [5] RSCE объясняется ускоренной диффузией бора в канал во время операции окисления (Oxidation Enhanced Diffusion − OED) после формирования поликремниевого затвора. Во время окисления межузельные точечные дефекты инжектируются в область перехода и диффундируют продольно в канал со средней диффузионной длиной . Одновременная диффузия межузельных точечных дефектов и бора из областей “halo” или “pocket” к поверхности приводит в результате к продольно неоднородному распределению концентрации бора вдоль поверхности. Если длина поликремниевого затвора , концентрация возрастает только вблизи краев, вызывая незначительное увеличение порогового напряжения. При  увеличенные концентрации примеси вблизи краев перекрываются, повышая пороговое напряжения короткоканального МОПТ.

Рис.10.15

    RSCE наблюдается также и в МОПТ с каналом субмикронных размеров, имеющих равномерный вертикальный профиль легирования (то есть без гало). В таких структурах действует механизм нестационарной ускоренной диффузии (Transient-Enhanced Diffusion − TED), вызванной генерацией точечных дефектов при ионной имплантации стока/истока. Диффундируя из сток/истоковых областей, поток неравновесных межузельных атомов вызывает увеличение коэффициента диффузии и перераспределение примеси в продольном направлении в области канала вблизи сток/истоковых областей. Это приводит к увеличению концентрации примеси вблизи переходов и появлению градиента продольной концентрации бора от края к центру канала. Поэтому пороговое напряжение растет при уменьшении длины канала.

    RSCE наблюдается также и в рМОПТ. В этом случае модель основана на проникновении бора в канал из р+-поликремниевого затвора через подзатворный окисел. Этот эффект приобретает все возрастающее значение с уменьшением толщины подзатворного окисла. Показано, что RSCE, наблюдаемый в рМОПТ, объясняется зависящим от длины канала эффектом проникновения бора из затвора. Зависимость порогового напряжения от длины канала обусловливается избыточными межузельными атомами, которые препятствуют проникновению бора в канал вблизи сток/истоковых областей. В результате  более отрицательно в центре, чем на краях канала, объясняя первоначальное увеличение , когда длина канала уменьшается.

			Рис.10.16