薄栅氧化层斜坡电压TDDB寿命评价

随着超大规模集成电路的不断发展，薄栅氧化层的质量对器件和电路可靠性的作用越来越重要。经时绝缘击穿（TDDB）是评价薄栅氧化层质量的重要方法。文章着重于薄栅氧化层TD-DB可靠性评价的斜坡电压试验方法的研究，基于斜坡电压实验，提取模型参数，分别利用线性场模型和定量物理模型，外推出工作电压下栅氧化层的寿命。通过分析斜坡电压实验时氧化层的击穿过程，提出斜坡电压实验时利用统一模型外推栅氧化层的寿命比较合适。     

深亚微米CMOS器件可靠性机理及模型

随着CMOS集成电路特征尺寸的不断缩小,特别是在其发展到深亚微米阶段之后,CMOS器件面临着负偏置温度的不稳定性、栅氧化层经时击穿、互连系统的电迁移和热载流子注入等可靠性问题。重点对近年来研究得到的深亚微米CMOS器件可靠性机理及其可靠性模型进行了总结。     

薄栅氧化层的TDDB研究

随着超大规模集成电路的不断发展,薄栅氧化层的质量对器件和电路可靠性的作用越来越重要。经时绝缘击穿(TDDB)是评价薄栅氧化层质量的重要方法。本文重点介绍了TDDB的几种主要击穿模型和机理,比较了软击穿和硬击穿过程的联系与区别,并初步分析了TDDB与测试电场、温度以及氧化层厚度的关系。     

薄棚氧化层的TDDB研究

随着超大规模集成电路的不断发展,薄栅氧化层的质量对器件和电路可靠性的作用越来越重要.经时绝缘击穿(TDDB)是评价薄栅氧化层质量的重要方法.本文重点介绍了TDDB的几种主要击穿模型和机理,比较了软击穿和硬击穿过程的联系与区别,并初步分析了TDDB与测试电场、温度以及氧化层厚度的关系.     

超薄栅氧化层的击穿机理与模型的研究进展

超薄栅氧化层的可靠性是MOS集成电路中最重要的问题之一。文中综合分析了超薄栅氧化层击穿的物理模型,并对其击穿机理进行了详细的描述,同时还指出了一些物理模型中存在的问题。为深入研究超薄栅氧化的击穿机理及其可靠性的建模奠定了基础。     

栅氧化层经时击穿物理模型应用分析

讨论了栅氧化层击穿的统计模型,并对业界广泛应用的1/E模型、E模型以及幂指数模型中栅氧化层击穿的物理机理进行了仔细研究,指出了各个模型应用的局限性,结合实验数据分析,明确给出了各个模型的应用范围。详细讨论了电场加速因子与激活能在三个模型中的不同物理含义,总结了电场加速因子、激活能随着栅氧化层厚度变化的发展趋势以及所对应的击穿机理,据此提出了通过激活能与电场加速因子选择和验证所用加速模型是否合理的方法。此方法为判断测试条件是否合理,分析测试结果的内在含义提供了更直接、有用的参考信息。     

90 nm NMOS器件TDDB击穿特性研究

采用恒定电压应力对90 nm NMOS器件进行了TDDB击穿的评价实验,深入研究了90 nm情况下TDDB的击穿机理,并对器件寿命进行预测和分析.结果表明,随着栅厚的不断减薄,E和1/E寿命预测模型不再适用.本文提出了一个器件寿命的修正模型,并按此模型对NMOS器件寿命进行预测,结果和实际值取得了很好的一致.     

MOS器件栅介质层陷阱的表征方法

随着MOS器件按比例缩小,MOS器件的可靠性问题正成为限制器件性能的一大瓶颈。作为可靠性研究的一个热点和难点,MOS器件栅介质可靠性的研究一直是学术界和工业界研究的重点。普遍认为,栅介质中的陷阱是引起栅介质退化乃至击穿的主要因素,对栅介质中陷阱信息的准确提取和分析将有助于器件性能的优化、器件寿命的预测等。针对几十年来研究人员提出的各种陷阱表征方法,在简单介绍栅介质中陷阱相关知识的基础上,对已有的界面陷阱和氧化层陷阱表征方法进行系统的调查总结和分析,详细阐述了表征技术的新进展。     

高温恒定电场栅氧化层TDDB寿命测试方法研究

介绍了薄栅氧化层TDDB可靠性评价的高温恒定电场试验方法,并完成了E模型的参数提取,同时以MOS电容栅电流Ig为失效判据。对某工艺的MOS电容栅氧化层TDDB寿命进行了评价。该试验方法解决了在高温条件下对工作器件进行可靠性评价的问题,方法简便可靠,适用于亚微米和深亚微米工艺线的可靠性评价。     

薄栅氧化层斜坡电压TDDB击穿参数的研究

随着超大规模集成电路的不断发展，薄栅氧化层的质量对器件和电路的可靠性的作用越来越重要。经时绝缘击穿（TDDB）是评价薄栅氧化层质量的重要方法。本次实验主要是通过斜坡电压实验来研究薄栅氧化层的TDDB，测出斜坡电压时氧化层的击穿电压、击穿电荷以及击穿时间，研究了斜坡电压情况下，栅氧化层击穿电荷、击穿电压和外加电压斜率等击穿参数间的依赖关系。     

SOI抗总剂量辐射加固工艺栅氧可靠性研究

文章对采用了埋层二氧化硅抗总剂量加固工艺技术的SOI器件栅氧可靠性进行研究,比较了干法氧化和湿法氧化工艺的栅氧击穿电荷,干法氧化的栅氧质量劣于湿法氧化。采用更敏感的12.5nm干法氧化栅氧工艺条件,对比采用抗总剂量辐射加固工艺前后的栅氧可靠性。抗总剂量辐射加固工艺降低了栅氧的击穿电压和击穿时间。最后通过恒压法表征加固工艺的栅氧介质随时间击穿(TDDB)的可靠性,结果显示抗总剂量辐射加固工艺的12.5nm栅氧在常温5.5V工作电压下TDDB寿命远大于10年,满足SOI抗总剂量辐射加固工艺对栅氧可靠性的需求。     

空间辐射环境下SiC功率MOSFET栅氧长期可靠性研究

利用等效1 MeV中子和γ射线对1200 V SiC功率MOSFET进行辐射,研究了电离损伤和位移损伤对器件的影响,并分析了辐射后器件栅氧长期可靠性。结果表明：中子辐射后器件导通电阻发生明显退化,与辐射引入近界面缺陷降低载流子寿命和载流子迁移率有关。时间依赖的介质击穿(TDDB)结果表明,栅泄漏电流呈现先增加后降低趋势,与空穴捕获和电子捕获效应有关。中子辐射后栅漏电演化形式未改变,但氧化层击穿时间增加,这是中子辐射缺陷增加了Fowler-Nordheim(FN)隧穿势垒的缘故。总剂量辐射在器件氧化层内引入陷阱电荷,使得器件阈值电压负向漂移。随后的TDDB测试表明,与中子辐射一致,总剂量辐射未改变栅漏电演化形式,但氧化层击穿时间提前。这是总剂量辐射在氧化层内引入额外空穴陷阱和中性电子陷阱的缘故。     

超薄栅氧化层中的软击穿的击穿机理和击穿模型

软击穿是与氧化层质量密切相关的一种新的击穿形式。当氧化层厚度小于5nm时,软击穿效应显著,是超薄栅氧化层的主要失效机理。通过对国外软击穿研究状况的分析,对超薄栅氧化层中软击穿的失效模型和机理进行了综述。     

γ射线辐照对130 nm部分耗尽SOI MOS器件栅氧经时击穿可靠性的影响

研究了射线辐照对130 nm部分耗尽（Partially Depleted,PD）绝缘体上硅（Silicon on Insulator,SOI）工艺MOS器件栅氧经时击穿（Time-Dependent Dielectric Breakdown,TDDB）寿命的影响。通过测试和对比辐照前后NMOS和PMOS器件的转移特性曲线、阈值电压、关态泄漏电流以及TDDB时间等电参数,分析了射线辐照对PD-SOI MOS器件TDDB可靠性的影响。结果表明:由于射线辐照在栅极氧化层中产生了带正电的氧化物陷阱电荷,影响了器件内部势垒的分布,降低了电子跃迁的势垒高度,导致了电子遂穿的正反馈作用增强,从而缩短了器件栅氧化层经时击穿时间,最终造成器件栅极氧化层的可靠性下降。     

绝缘与介电材料

Y2000-62027-47 0005365各种电介质(1)(收录论文8篇)=Dielectrics I[会,英]//1999 IEEE International Reliability Physics Sym-posium.—47～98(UC)收入本部分的论文题目有:栅氧化层可靠性的统一模型,薄栅氧化层击穿用的与电场有关的临界浮获密度,超薄氧化区精确可靠性预计的挑战,在甚低电场     

One Method for Fast Gate Oxide TDDB Lifetime Prediction

提出了一种快速推算栅极氧化膜TDDB寿命的新方法.该方法可以用于对工艺的实时监控.通常情况下,为了得到栅极氧化膜在器件使用温度下的TDDB寿命,必须得到三个在一定温度下的不同电压下的TDDB寿命.然后使用一定模型(E模型或者1/E模型)和这个三个寿命推算出氧化膜在器件使用温度下的寿命.比较常用的是E模型.但是为了保证使用E模型推得的寿命的准确性,必须尽量使用较低电压下的寿命来推算想要的寿命.显然,为了获得低电压下的TDDB寿命,必须花费相当长的测试时间(甚至1个月).这对于工艺的实时监控来说,是不能接受的.文中提出一种新的推算栅氧化膜TDDB寿命的方法.运用该方法,可以快速、准确获得栅氧化膜的TDDB寿命,而花费的测试时间不到普通方法的1/1000000.在该方法中,巧妙地同时利用了1/E模型和E模型.     

一种快速推算栅极氧化膜TDDB寿命的方法

提出了一种快速推算栅极氧化膜TDDB寿命的新方法.该方法可以用于对工艺的实时监控.通常情况下,为了得到栅极氧化膜在器件使用温度下的TDDB寿命,必须得到三个在一定温度下的不同电压下的TDDB寿命.然后使用一定模型(E模型或者1/E模型)和这个三个寿命推算出氧化膜在器件使用温度下的寿命.比较常用的是E模型.但是为了保证使用E模型推得的寿命的准确性,必须尽量使用较低电压下的寿命来推算想要的寿命.显然,为了获得低电压下的TDDB寿命,必须花费相当长的测试时间(甚至1个月).这对于工艺的实时监控来说,是不能接受的.文中提出一种新的推算栅氧化膜TDDB寿命的方法.运用该方法,可以快速、准确获得栅氧化膜的TDDB寿命,而花费的测试时间不到普通方法的1/1000000.在该方法中,巧妙地同时利用了1/E模型和E模型.     

高温氧化对SiC MOS器件栅氧可靠性的影响

SiC金属氧化物半导体(MOS)器件中SiO2栅氧化层的可靠性直接影响器件的功能.为了开发高可靠性的栅氧化层,将n型4H-SiC (0001)外延片分别在1 200,1 250,1 350,1 450和1 550℃5种温度下进行高温干氧氧化实验来制备SiO2栅氧化层.在室温下,对SiC MOS电容样品的栅氧化层进行零时击穿(TZDB)和与时间有关的击穿(TDDB)测试,并对不同干氧氧化温度处理下的栅氧化层样品分别进行了可靠性分析.结果发现,在1 250℃下进行高温干氧氧化时所得的击穿场强和击穿电荷最大,分别为11.21 MV/cm和5.5×10-4 C/cm2,势垒高度(2.43 eV)最接近理论值.当温度高于1 250℃时生成的SiO2栅氧化层的可靠性随之降低.     

复合型栅氧化层薄膜双栅MOSFET研究

通过对硅膜中最低电位点电位的修正,得到复合型栅氧化层薄膜双栅MOSFET亚阈值电流模型以及阈值电压模型。利用MEDICI软件,针对薄膜双栅MOSFET,对四种复合型栅氧化层结构DIDG MOSFET(Dual insulator double gate MOSFET)进行了仿真。通过仿真可知:在复合型结构中,随着介电常数差值的增大,薄膜双栅器件的短沟道效应和热载流子效应得到更有效的抑制,同时击穿特性也得到改善。此外在亚阈值区中,亚阈值斜率也可以通过栅氧化层设计进行优化,复合型结构器件的亚阈值斜率更小,性能更优越。     

沟道热载流子导致的PDSOI NMOSFET's击穿特性

对热载流子导致的SIMOX衬底上的部分耗尽SOI NMOSFET's 的栅氧化层击穿进行了系统研究．对三种典型的热载流子应力条件造成的器件退化进行实验．根据实验结果,研究了沟道热载流子对于SOI NMOSFET's前沟特性的影响．提出了预见器件寿命的幂函数关系,该关系式可以进行外推．实验结果表明,NMOSFET's 的退化是由热空穴从漏端注入氧化层,且在靠近漏端被俘获造成的,尽管电子的俘获可以加速NMOSFET's的击穿．一个Si原子附近的两个Si—O键同时断裂,导致栅氧化层的破坏性击穿．提出了沟道热载流子导致氧化层击穿的新物理机制．