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.     

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。     

薄栅介质TDDB效应

在恒压和恒流应力条件下测试了超薄栅氧化层的击穿特性 ,研究了 TDDB(Tim e Dependent DielectricBreakdown)的可靠性表征方法 .对相关击穿电荷量 QBD进行了实验测试和分析 .结果表明 :相关击穿电荷量 QBD除了与氧化层质量有关外 ,还与应力电压和应力电流密度以及栅氧化层面积有关 .对相关系数进行了拟合 ,给出了 QBD的解析表达式 .按照上述表达式外推的结果和实验值取得了很好的一致 .提出了薄栅介质 TDDB效应的表征新方法     

片上栅氧经时击穿失效监测电路与方法

 栅氧经时击穿(Time Dependent Dielectric Breakdown(TDDB))等失效机理引起的失效是电路失效的主要原因之一,而这些电路的失效可能会造成灾难性的后果.本文提出了一种片上、能对栅氧经时击穿引起的失效进行实时预报的电路及方法.当栅氧经时击穿引发电路或系统失效时,本监测电路会发出报警信号.本监测电路采用标准的CMOS工艺,只占用很小的芯片面积,同时它只与宿主电路共用电源信号,从而不会给宿主电路带来任何干扰.本监测电路采用0.18μm CMOS工艺实现了投片验证.     

超薄栅n-MOSFETs热载流子寿命预测模型

对氧化层厚度为 4和 5 nm的 n- MOSFETs进行了沟道热载流子应力加速寿命实验 ,研究了饱和漏电流在热载流子应力下的退化 .在饱和漏电流退化特性的基础上提出了电子流量模型 ,此模型适用于氧化层厚度为 4— 5 nm或更薄的器件     

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.     

嵌入式SOC栅氧经时击穿实时预报电路与方法

电子系统中,电路或电路模块的失效经常会造成灾难性的后果。这些电路或模块的失效大多是由器件的失效引起的,引起器件失效的的机理包括栅氧经时击穿（TDDB）、热载流子注入、负偏压温度不稳定性等。本文提出了一种可嵌入SOC的、能对栅氧经时击穿引起的失效进行实时预报的电路及方法,并采用0.18微米CMOS工艺实现了投片验证。当栅氧经时击穿引发SOC 电路失效时,本预报电路会发出报警信号。本预报电路采用标准的CMOS工艺,只占用很小的芯片面积,同时它只与宿主电路共用电源信号,从而不会给宿主电路带来任何干扰。     

衬底热空穴耦合的薄栅TDDB效应

通过衬底热空穴 (SHH,Substrate Hot Hole)注入技术 ,对 SHH增强的薄 Si O2 层击穿特性进行了研究 .与通常的 F- N应力实验相比 ,SHH导致的薄栅氧化层击穿显示了不同的击穿特性 .其击穿电荷要比 F- N隧穿的击穿电荷大得多 ,栅氧化层的击穿电荷量与注入的空穴流密度和注入时空穴具有的能量以及栅电压有关 .这些新的实验结果表明 F- N应力导致的薄栅氧化层的击穿不仅由注入的空穴数量决定 .提出了一个全新的衬底热空穴耦合的TDDB(Tim e Dependent Dielectric Breakdown)模型     

应用于EEPROM的超薄SiO2 TDDB特性的研究

阐述了应用于ＥＥＰＲＯＭ中的超薄隧道氧化层随时间的击穿特性,比较和分析了不同的可靠性测试方法,并对超薄氧化层生长工艺的优化进行了探讨。     

GaAs MMIC的MIM电容Si3N4介质的TDDB评价

运用TDDB理论,研究分析了G aA s MM IC的M IM氮化硅电容的导电特性和击穿特性,设计制作了三种对比分析的G aA s MM IC的M IM氮化硅电容结构,通过不同斜率的斜坡电压对氮化硅介质进行了可靠性评价,S i3N4M IM电容的可靠性与其面积和周长密切相关,介质缺陷是导致电容失效的主要因素。通过不同斜率的斜坡电压获得电场加速因子(γ)预计了10 V工作电压下的S i3N4介质层的寿命。     

某种电阻器长期贮存寿命预测研究

选用某种电阻器在A（寒温）、B（亚湿热）、c（亚湿热）、D（热带海洋）等4地开展了为期120个月的库房贮存试验。跟踪测试了其性能参数。应用灰色预测理论中的灰色GM（1,1）模型,对该种电阻器的贮存寿命进行了预测,结果表明A地的寿命最长,为51年;D地的寿命最短,为41年。     

抗辐射SOI器件栅氧可靠性研究

对抗辐射SOI器件栅氧可靠性进行研究,比较了体硅器件、SOI器件、抗总剂量加固SOI器件的栅氧可靠性,发现SOI材料片的制备与抗总剂量加固过程中的离子注入工艺都会对顶层硅膜造成影响,进而影响栅氧可靠性。最后通过恒压应力法表征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12.5 nm栅氧在125℃高温5.5 V工作电压下TDDB寿命达到14.65年,满足SOI抗总剂量辐射加固工艺对栅氧可靠性的需求。     

Full-chip wire-oriented back-end-of-line TDDB hotspot detection and lifetime analysis

Time-dependent dielectric breakdown (TDDB) has become an important cause of failure for inter-metal dielectrics (IMD) in integrated circuits as feature sizes continue to shrink and novel materials are introduced. Although many studies have been conducted to understand the underlying physics of this issue, not enough work has been focused on evaluating TDDB lifetime of practical chip designs in the physical design stage. This paper proposes a full-chip TDDB failure analysis methodology to evaluate lifetime and identify TDDB hotspots in VLSI layouts, which are essentially interconnect wires that have high failure risk due to TDDB. The proposed method features three new techniques compared to existing methods. First, we have developed a partitioning-based scheme to deal with scaling of full-chip analysis by partitioning the full chip layout into small tiles. Second, for each tile, the new method calculates a newly-introduced TDDB failure metric called TDDB Damage for vulnerable wires. Such a wire-oriented TDDB analysis is the first of its kind and is very amenable for physical design as the wires can be easily adjusted or re-routed for TDDB-aware optimization. Third, the new method considers the impact of the non-uniform electric field calculated using the finite element method (FEM), which significantly improves the accuracy of TDDB risk evaluation. Experimental results show that the proposed new TDDB analysis method is more accurate than a recently proposed full-chip TDDB analysis method in which electrical field is treated as a constant value. Additionally, the proposed method can analyze a practical VLSI layout in a few hours.     

PMOSFET's热载流子退化模拟及寿命评估的统一模型

对 PMOSFET's几种典型器件参数随应力时间的退化规律进行了深入研究 ,给出了一个新的器件退化监控量 ,并建立了不同器件参数退化的统一模型 .模拟结果和测量结果的比较表明 ,新的退化模型具有较高的准确性和较宽的适用范围 .新的退化模型不但可以用于器件参数退化量的模拟 ,也可以用于器件寿命评估     

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。     

薄栅介质TDDB效应

在恒压和恒流应力条件下测试了超薄栅氧化层的击穿特性,研究了TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown)的可靠性表征方法.对相关击穿电荷量QBD进行了实验测试和分析.结果表明:相关击穿电荷量QBD除了与氧化层质量有关外,还与应力电压和应力电流密度以及栅氧化层面积有关.对相关系数进行了拟合,给出了QBD的解析表达式.按照上述表达式外推的结果和实验值取得了很好的一致.提出了薄栅介质TDDB效应的表征新方法.     

金属化膜脉冲电容器剩余寿命预测方法研究

 金属化膜脉冲电容器是惯性约束聚变激光装置的重要元器件之一,其寿命预测是激光装置维护和备件决策制定的依据.在分析金属化膜脉冲电容器退化失效机理的基础上,采用Wiener过程描述其性能退化过程.进一步考虑到各电容器之间的差异,将Wiener过程的漂移参数和扩散参数看成随机变量,提出了随机效果Wiener过程模型,由同一批电容器的历史性能退化数据拟合其分布.在对单个电容器进行寿命预测时,采用Bayes方法融合电容器总体信息与该电容器自身的性能退化信息,得到其剩余寿命参数的验后估计,因而在电容器性能退化数据较少时采用该方法能提高剩余寿命预测精度.     

一种新的DC-DC混合电源寿命预计方法

随着国产DC-DC混合电源产品的快速发展,其寿命越来越长,如何快速、准确地评价产品的寿命成为一项十分重要且紧迫的问题。瓷介电容和厚膜电阻是DC-DC混合电源中最容易发生失效的部位,是影响DC-DC混合电源寿命的关键元器件。通过对瓷介电容和厚膜电阻进行加速寿命试验,得到实际的失效率,进而通过可靠性预计的方法,获得DC-DC混合电源准确的寿命信息。     

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。     

TDDB击穿特性评估薄介质层质量

与时间相关电介质击穿(TDDB)测量是评估厚度小于20nm薄栅介质层质量的重要方法.氧化层击穿前,隧穿电子和空穴在氧化层中或界面附近产生陷阱、界面态,当陷阱密度超过临界平均值 _bd时,发生击穿.击穿电量Q_bd值表征了介质层的质量.Q_bd值及其失效统计分布与测试电流密度、电场强度、温度及氧化层面积等有定量关系.TDDB的早期失效分布可以反映工艺引入的缺陷.TDDB可以直接评估氧化、氮化、清洗、刻蚀等工艺对厚度小于10nm的栅介质质量的影响.它是硅片级评估可靠性和预测EEPROM擦写次数的重要方法.