NMOSFET熱載流子效應可靠性及壽命研究.pdf

1、隨著集成電路的發(fā)展，實現(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，這就迫切要求縮小單個的器件特征尺寸，力爭在單片上集成器件的個數(shù)更多，使其功能更為復雜。但是人們逐漸注意到隨著系統(tǒng)中單個器件數(shù)量的增多，人們對系統(tǒng)的可靠性要求愈來愈高。集成電路可靠性問題涉及到器件結構、工藝流程、電路的設計等領域，目前主要的可靠性問題主要包括有熱載流子效應，負柵壓不穩(wěn)定，柵氧經時擊穿，ESD等，其中由于熱載流子效應引起的器件可靠性問題是一個重要的

2、研究方向，對其進行研究對于提高電路可靠性有著相當重要的意義。熱載流子效應不僅導致MOSFET 器件特性退化，縮短器件的正常工作時間，而且嚴重時會影響整個電路甚至系統(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的可靠性，通過采取什么樣的措施來減小熱載流子效應對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NMOS 器件的熱載流子效應產生的機理進行了研究，詳細分析了

3、熱載流子產生的物理過程及物理模型。
　　 其次介紹了熱載流子效應的分析方法，重點研究了電荷泵測試，直流應力測試的原理和和具體的實驗測試。文中基于實驗室的軟硬件平臺，設計了在直流應力下熱載流子（HCI）電參數(shù)可靠性測試的程序，充分考慮到LabVIEW 語言編程的開發(fā)周期短，可操作性強，界面友好的優(yōu)點，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量提取到熱載流子效應下的器件特性。
　　 再次研究了工業(yè)界及學術界常用

4、的MOSFET 器件失效分析的一些基本概念和方法，詳述了用來推斷MOSFET 器件的壽命模型。其中比較倍受國內外關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，溝道寬度與長度之W/L=20/1.5，分析了應力時間點下的器件特性曲線變化情況。實驗測得的器件轉移特性、