FIB与PEM联用在半导体器件失效分析中的应用

在半导体器件的失效分析中,缺陷定位是必不可少的重要环节.光发射显微镜(PEM)是IC失效定位中最有效的工具之一.PEM利用了IC器件缺陷在一定条件下的发光现象,迅速定位缺陷.而聚焦等离子束(FIB)的定点切割和沉积技术在亚微米级半导体工艺失效分析中扮演着越来越重要的作用.介绍了一种联合使用FIB和PEM进行亚微米级缺陷定位的新方法,使得一些单独使用PEM无法完成缺陷定位的案例得以成功解决.     

高压单边器件的衬底电流再次升高和相关的热载流子注入效应

基于泊松方程和幸运电子模型,推出了适用于高压n型器件衬底电流(ISUB)的公式,并且为模拟和实验测量的结果所验证.普通n型低压器件的热载流子注入(HCI)效应和ISUB相关.因此,ISUB特征曲线的解释理论和基于理论的正确公式表述对于确保器件设计的可靠性尤为重要.高压器件的ISUB随栅极电压变化在峰值后再次升高.然而在普通低压器件的经典特征曲线中,ISUB仅呈现一个峰.高压器件的ISUB再次升高及其相关的可靠性问题成为新的研究热点.最广为接受的理论(Kirk effect)认为,ISUB再次升高是因为栅控沟道内的经典强电场区移动到沟道外n 漏极的边缘.本文与之不同,认为高压器件ISUB的再次升高并非因为经典强电场区的移动,而是因为在n 漏极边缘出现独立的强电场区,和经典强电场区同时并存,这就是双强电场模型.该双强电场模型仅有经典强电场的ISUB方程不适用于高压器件,新的ISUB方程也由此双强电场模型推导出来,公式与实验结果吻合.进一步地,双强电场模型引进了空穴在氧化层的陷落机制,解释了高压器件的热载流子注入效应.     

DEMOS在热载流子应力下的混合失效模式

研究了18V漏极延伸金属氧化物半导体场效应晶体管(DEMOS)在高栅极电压下的热载流子注入效应。实验观察到两种失效模式,分别是热空穴的注入效应和高栅压导致的阈值电压增大,发现其对器件损伤分别局限在漏极区域和沟道区域,对器件的性能影响正好相反,前者减少了漏极串联电阻,而后者增大了沟道电阻。描述了这两个失效模式的物理过程,分析并讨论了器件参数的退化曲线。讨论了如何提高DEMOS在高栅压下的抗热载流子的能力,指出了漏极上方的氧化层的质量和栅极氧化层中自由电荷数量,对于提高器件的可靠性至关重要。     

高压单边器件的衬底电流再次升高和相关的热载流子注入效应

基于泊松方程和幸运电子模型,推出了适用于高压n型器件衬底电流(ISUB)的公式,并且为模拟和实验测量的结果所验证.普通n型低压器件的热载流子注入(HCI)效应和ISUB相关.因此,ISUB特征曲线的解释理论和基于理论的正确公式表述对于确保器件设计的可靠性尤为重要.高压器件的ISUB随栅极电压变化在峰值后再次升高.然而在普通低压器件的经典特征曲线中,ISUB仅呈现一个峰.高压器件的ISUB再次升高及其相关的可靠性问题成为新的研究热点.最广为接受的理论(Kirk effect)认为,ISUB再次升高是因为栅控沟道内的经典强电场区移动到沟道外n+漏极的边缘.本文与之不同,认为高压器件ISUB的再次升高并非因为经典强电场区的移动,而是因为在n+漏极边缘出现独立的强电场区,和经典强电场区同时并存,这就是双强电场模型.该双强电场模型仅有经典强电场的ISUB方程不适用于高压器件,新的ISUB方程也由此双强电场模型推导出来,公式与实验结果吻合.进一步地,双强电场模型引进了空穴在氧化层的陷落机制,解释了高压器件的热载流子注入效应.