HCI可靠性模型在SPICE BSIM模型中的研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，VLSI工藝不斷向納米級(jí)推進(jìn)，MOSFET的溝道長(zhǎng)度、寬度、結(jié)深、氧化層厚度等參數(shù)不斷減小，而電源電壓卻不能相應(yīng)等比例地減小，這將使器件的HCI（熱載流子注入）效應(yīng)變得更加嚴(yán)重。過多的熱載流子注入將在Si-Si02界面產(chǎn)生大量缺陷，導(dǎo)致MOSFET的驅(qū)動(dòng)能力隨器件工作時(shí)間增加而降低，同時(shí)引起某些器件參數(shù)的漂移，如閾值電壓增大，遷移率減小等，最終將會(huì)導(dǎo)致器件失效。
　　 目前已有一些根據(jù)微電子行業(yè)的失效標(biāo)準(zhǔn)建立的HCI壽命

2、評(píng)估模型，如Isub/Id模型（胡模型）、Vd模型、襯底電流模型等，這些模型都是根據(jù)測(cè)試的器件參數(shù)退化量與應(yīng)力時(shí)間來確定在相應(yīng)應(yīng)力條件下的器件壽命，找到器件壽命與某種應(yīng)力變量的線性關(guān)系，定出所需的常數(shù)，從而外推獲得器件正常工作條件下的壽命。應(yīng)用這些模型可以推算出器件壽命，但無法表征在HCI退化過程中器件電學(xué)性能參數(shù)隨時(shí)間的變化。
　　 本文提出了一個(gè)新的基于SPICE BSIM的HCI可靠性模型（以下簡(jiǎn)稱HCI可靠性模型），用于

3、描述器件在HCI退化過程中電學(xué)性能隨時(shí)間的變化。研究中采用了標(biāo)準(zhǔn)工藝的0.5μm5VnMOSFET器件，采用Agilent HP4156系繞，CascadeS300探針臺(tái)和ICCAP2008軟件對(duì)器件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和仿真。文中對(duì)選出的最接近設(shè)計(jì)目標(biāo)值的器件，進(jìn)行了4個(gè)電壓的加速測(cè)試，并針對(duì)這4個(gè)加壓(Stress)下的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化提取，最后進(jìn)行模擬仿真。
　　 通過分析眾多參數(shù)的意義，并與測(cè)試數(shù)據(jù)相比對(duì)，本文提煉了11個(gè)

4、BSIM3v3中與HCI相關(guān)的參數(shù)，其中4個(gè)與外加偏壓關(guān)聯(lián)的參數(shù)為：Ua，Ub，Vsat，Pclm，7個(gè)與時(shí)間關(guān)聯(lián)參數(shù)的參數(shù)為：Vth0，K1，Ags，A0，U0，Uc，Keta，并對(duì)它們進(jìn)行時(shí)間調(diào)制因子的擬合，然后使用Visual C++ SPICE對(duì)新的BSIM3v3源代碼進(jìn)行編譯，生成新的仿真器，將生成的仿真器設(shè)置成默認(rèn)仿真器，這樣新的BSIM3v3 SPICE模型系統(tǒng)就建立了。將新模型的仿真器設(shè)置成ICCAP2008默認(rèn)仿真器進(jìn)