WikiDer > Зависящий от времени пробой оксида затвора

Time-dependent gate oxide breakdown

Зависящий от времени пробой оксида затвора (или нестационарный пробой диэлектрика, TDDB) является своего рода старение транзисторов, механизм отказа в МОП-транзисторы, когда оксид ворот ломается в результате длительного воздействия относительно слабого электрического поля (в отличие от немедленного пробоя, вызываемого сильным электрическим полем). Пробой вызван образованием проводящего пути через оксид затвора к субстрат из-за электрона туннелирование ток, когда полевые МОП-транзисторы работают при близких или превышающих указанные рабочие напряжения.

Модели

Генерация дефектов в диэлектрике - это случайный процесс. Есть два режима поломки: внутренний и внешний. Внутренний пробой вызван образованием дефектов, вызванных электрическим напряжением. Внешняя поломка вызвана дефектами производственного процесса. Для интегральных схем время до пробоя зависит от толщины диэлектрика (оксида затвора), а также от типа материала, который зависит от производства. узел процесса. Продукты более старого поколения с толщиной оксида затвора> 4 нм основаны на SiO2, а узлы усовершенствованного процесса с оксидом затвора <4 нм основаны на высокий-к диэлектрические материалы. Существуют разные модели пробоя, и толщина оксида затвора определяет достоверность модели. Модель E, модель 1 / E и сила закона экспоненциальная модель - это общие модели, которые отображают поведение при пробое.

Типы отказов для компонентов интегральных схем (ИС) соответствуют классическому кривая ванны. Существует детская смертность, которая снижает частоту отказов, как правило, из-за производственных дефектов. Низкая постоянная частота отказов, которая носит случайный характер. Отказы из-за износа увеличивают количество отказов из-за механизмов деградации стареющих полупроводников. TDDB - один из механизмов внутреннего износа и отказов. Характеристики компонентов ИС можно оценить на предмет механизмов износа полупроводников, включая TDDB, для любых заданных условий эксплуатации. Упомянутые выше модели пробоя могут использоваться для прогнозирования времени выхода из строя компонента из-за зависящего от времени пробоя диэлектрика (TDDB).

Метод испытания

Наиболее часто используемый тест для исследования поведения TDDB - это «постоянный стресс».[1] Постоянные стресс-тесты могут быть применены в форме постоянного напряжения (CVS) или постоянного тока. В первом случае к затвору прикладывается напряжение (которое часто ниже, чем напряжение пробоя оксида), в то время как его ток утечки контролируется. Время, необходимое для разрушения оксида при этом постоянном приложенном напряжении, называется временем до отказа. Затем испытание повторяется несколько раз, чтобы получить распределение времени до отказа.[1] Эти распределения используются для создания графиков надежности и прогнозирования поведения TDDB оксида при других напряжениях.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Эльхами Хорасани, Араш; Грисволд, Марк; Алфорд, Т. Л. (2014). "Быстрое скрининговое измерение $ I {-} V $ для оценки TDDB сверхтолстых межметаллических диэлектриков". Письма об электронных устройствах IEEE. 35 (1): 117–119. Дои:10.1109 / LED.2013.2290538. ISSN 0741-3106.