微電子器件可靠性建模與仿真的逾滲分析方法.pdf

1、逾滲分析方法首次被系統(tǒng)用于微電子器件可靠性建模與仿真工作。近年來硅CMOS電路不斷向高速、高密度、低功耗，系統(tǒng)芯片化方向迅猛發(fā)展。柵氧化層越來越薄，電場強度越來越大；金屬互連線橫截面積越來越小，電流密度越來越大；器件尺寸越來越小，噪聲相對影響越來越嚴重。如何描述研究對象可靠性退化過程中的各種隨機性和空間分布的效應，成為微電子器件可靠性建模與仿真的關鍵問題。這里包括缺陷產生的隨機性和電應力、熱應力、機械應力、材料微觀結構及缺陷積累的空間分

2、布效應。 研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)微電子器件可靠性問題都可以用兩個過程描述：一是缺陷產生過程，二是缺陷作用過程。不同的研究對象，對應不同的失效機制，缺陷的意義也不同。 在逾滲方法中，將微電子器件失效過程中涉及到的電應力、熱應力、機械應力作用與材料缺陷產生及積累等問題等效成幾何連結性問題。這種等效能夠同時綜合考慮上述各種因素的整體效應，在時間和空間上準確描述失效過程。根據(jù)研究對象的性質以及研究結果的要求，通過逾滲標度(包括時間和空

3、間標度)的調整，既保證計算的準確性，又能盡量簡化問題，使計算過程簡單可行。本文根據(jù)微電子器件可靠性問題的特點，選擇了柵氧化層介質經時擊穿、金屬互連線電遷移、小尺寸MOSFET中的1/f噪聲和深亞微米MOSFET中的RTS噪聲作為研究對象。應用逾滲分析方法，成功建立了柵氧化層介質經時擊穿、金屬互連線電遷移及其噪聲、小尺寸MOSFET中的1/f噪聲和深亞微米MOSFET中的RTS噪聲的逾滲模型。 應用MATLAB程序，在所建立的逾滲