NMOSFET熱載流子效應(yīng)可靠性及壽命研究.pdf

1、隨著集成電路的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電路系統(tǒng)性能的高集成度、高性能以及高可靠性是必然趨勢(shì)，這就迫切要求縮小單個(gè)的器件特征尺寸，力爭(zhēng)在單片上集成器件的個(gè)數(shù)更多，使其功能更為復(fù)雜。但是人們逐漸注意到隨著系統(tǒng)中單個(gè)器件數(shù)量的增多，人們對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求愈來(lái)愈高。集成電路可靠性問(wèn)題涉及到器件結(jié)構(gòu)、工藝流程、電路的設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，目前主要的可靠性問(wèn)題主要包括有熱載流子效應(yīng)，負(fù)柵壓不穩(wěn)定，柵氧經(jīng)時(shí)擊穿，ESD等，其中由于熱載流子效應(yīng)引起的器件可靠性問(wèn)題是一個(gè)重要的

2、研究方向，對(duì)其進(jìn)行研究對(duì)于提高電路可靠性有著相當(dāng)重要的意義。熱載流子效應(yīng)不僅導(dǎo)致MOSFET 器件特性退化，縮短器件的正常工作時(shí)間，而且嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響整個(gè)電路甚至系統(tǒng)的性能。因而，如何建立器件HCI可靠性模型，精確模擬熱載流子效應(yīng)的可靠性，通過(guò)采取什么樣的措施來(lái)減小熱載流子效應(yīng)對(duì)器件特性造成的影響，提高器件的正常工作狀況下的壽命值，這是必然要研究的課題。
　　 本文首先對(duì)NMOS 器件的熱載流子效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了研究，詳細(xì)分析了

3、熱載流子產(chǎn)生的物理過(guò)程及物理模型。
　　 其次介紹了熱載流子效應(yīng)的分析方法，重點(diǎn)研究了電荷泵測(cè)試，直流應(yīng)力測(cè)試的原理和和具體的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。文中基于實(shí)驗(yàn)室的軟硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)了在直流應(yīng)力下熱載流子（HCI）電參數(shù)可靠性測(cè)試的程序，充分考慮到LabVIEW 語(yǔ)言編程的開(kāi)發(fā)周期短，可操作性強(qiáng)，界面友好的優(yōu)點(diǎn)，本軟件采用可視化編程，可控性好，利用本程序能很方便的測(cè)量提取到熱載流子效應(yīng)下的器件特性。
　　 再次研究了工業(yè)界及學(xué)術(shù)界常用

4、的MOSFET 器件失效分析的一些基本概念和方法，詳述了用來(lái)推斷MOSFET 器件的壽命模型。其中比較倍受國(guó)內(nèi)外關(guān)注的三種模型分別為：HU 提出的Hu 提出的d sub I I/模型、襯底電流模型、漏端電壓Vd模型，研究了各種模型應(yīng)用的條件以及需要提取出的參數(shù)信息。
　　 最后以BCD 公司1.5um NMOSFET 為樣品，溝道寬度與長(zhǎng)度之W/L=20/1.5，分析了應(yīng)力時(shí)間點(diǎn)下的器件特性曲線變化情況。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的器件轉(zhuǎn)移特性、