SoC嵌入式柵氧擊穿測(cè)試技術(shù)及IP開發(fā).pdf

1、在半導(dǎo)體工藝尺寸不斷減小的情況下，柵介質(zhì)層厚度不斷減薄，一方面滿足保持控制溝道電流的能力，一方面控制短溝道效應(yīng)。柵氧化層已經(jīng)是大規(guī)模集成電路關(guān)鍵技術(shù)之一。檢驗(yàn)柵氧化層質(zhì)量有許多種方法，目前最通用的是加速壽命試驗(yàn)，通過實(shí)測(cè)擊穿電量，擊穿時(shí)間等大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布來表征氧化膜的質(zhì)量，并可通過它來預(yù)測(cè)柵氧化層的壽命（通常采用在大于7MV/cm的高電場(chǎng)和100°左右的高溫環(huán)境下進(jìn)行）。然而隨著VLSI中的器件和布線的尺寸不斷變小，集成規(guī)模和芯片復(fù)

2、雜度不斷提高，在SoC芯片中這種可靠性實(shí)驗(yàn)變得非常的耗時(shí)而且不精確。 為此本文研究檢驗(yàn)VLSI中柵氧化層質(zhì)量的新方法，即基于壽命消耗監(jiān)控（LifeConsumptionMonitor簡(jiǎn)稱LCM）方法論，研究柵氧擊穿監(jiān)測(cè)單元電路，根據(jù)該設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)一種能與任何器件一體化并伴隨器件老化，而且在柵氧退化達(dá)到指定的限制的時(shí)候發(fā)出柵氧壽命耗盡信號(hào)的柵氧擊穿監(jiān)測(cè)電路．這種電路可以用來預(yù)測(cè)器件壽命耗盡，并提醒用戶替換將要發(fā)生柵氧失效的器件。

3、 本文首先介紹柵氧擊穿，柵氧擊穿發(fā)生的機(jī)理，描述柵氧擊穿相關(guān)的物理模型以及柵氧擊穿的壽命分布。接著對(duì)柵氧擊穿監(jiān)測(cè)單元電路的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，根據(jù)柵氧失效模型以及柵氧擊穿監(jiān)測(cè)單元和宿主電路的可靠性關(guān)系，首次推導(dǎo)出設(shè)計(jì)需要的方程組，并根據(jù)該方程組設(shè)計(jì)了針對(duì)柵氧擊穿而預(yù)先設(shè)計(jì)并預(yù)先校準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)單元的設(shè)計(jì)流程。因?yàn)樵?．20μm和0．18μm工藝下，柵氧厚度有著顯著差別，導(dǎo)致設(shè)計(jì)流程中需要采用不同的柵氧失效模型，本文根據(jù)柵氧擊穿單元電路設(shè)計(jì)