搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

pMOS器件直流应力负偏置温度不稳定性效应随器件基本参数变化的分析

曹建民 贺威 黄思文 张旭琳

pMOS器件直流应力负偏置温度不稳定性效应随器件基本参数变化的分析

曹建民, 贺威, 黄思文, 张旭琳
PDF
导出引用
导出核心图
  • 应用负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability, NBTI), 退化氢分子的漂移扩散模型, 与器件二维数值模拟软件结合在一起进行计算, 并利用已有的实验数据和基本器件物理和规律, 分析直流应力NBTI效应随器件沟道长度、栅氧层厚度和掺杂浓度等基本参数的变化规律, 是研究NBTI可靠性问题发生和发展机理变化的一种有效方法. 分析结果显示, NBTI效应不受器件沟道长度变化的影响, 而主要受到栅氧化层厚度变化的影响; 栅氧化层厚度的减薄和栅氧化层电场增强的影响是一致的, 决定了器件退化按指数规律变化; 当沟道掺杂浓度提高, NBTI效应将减弱, 这是因为器件沟道表面空穴浓度降低引起的; 然而当掺杂浓度提高到器件的源漏泄漏电流很小时(小泄露电流器件), NBTI效应有明显的增强. 这些结论对认识NBTI效应的发展规律以及对高性能器件的设计具有重要的指导意义.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 11109052)、深圳市基础研究计划(批准号: JC201005280558A, JC201005280565A)资助的课题.
    [1]

    Schroder D K, Babcock J A 2003 J. Appl. Phys. 94 1

    [2]

    Mahapatra S, Alam M A, Bharath P 2005 Microelectr. Eng. 80 114

    [3]

    Huard V, Denais M, Parthasarathy C 2006 Microelectr. Reliab. 46 1

    [4]

    Alam M A, Kufluoglu H, Varghese D, Mahapatra S 2007 Microelectr. Reliab. 47 853

    [5]

    Mahapatra S, Islam A E, Deora S, Maheta V D, Joshi K, Jain A, Alam M A 2011 Proceedings of IEEE International Reliability Physics Symposium United States, April 10-14, 2011 p6A.3.1

    [6]

    Kumar S V, Kim C H, Sapatnekar S S 2009 IEEE Trans. Dev. Mater. Rel. 9 537

    [7]

    Alam M A, Mahapatra S 2005 Microelectr. Reliab. 45 71

    [8]

    Kufluoglu H, Alam M A 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 54 1101

    [9]

    Kufluoglu H, Alam M A 2006 IEEE Trans. Electron. Dev. 53 1120

    [10]

    Hao Y, Liu H X 2008 Reliability and Effecticenese Mechanism in Micro Manometer MOS Device (Beijing: Science Press) pp265, 230, 232 (in Chinese) [郝跃, 刘红霞 2008 微纳米MOS器件可靠性与实效机理 (北京: 科学出版社) 第265, 230, 232页]

    [11]

    Bénard C, Math G, Fornara P, Ogier J, Goguenheim D 2009 Microelectr. Reliab. 49 1008

    [12]

    Islam A E, Kufluoglu H, Varghese D, Mahapatra S, Alam M A 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 54 2143

    [13]

    Krishnan A T, Chancellor C, Chakravarthi S, Nicollian P E, Reddy V, Varghese A, Khamankar R B, Krishnan S, Levitov L 2005 Proceedings of International Electron Devices Meeting United States, December 5-7, 2005 p688

    [14]

    Grasser T, Entner R, Triebl O, Enichlmair H, Minixhofer R 2006 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices United States, September 5-7 2006 p330

    [15]

    Chuang C T 2009 Proceedings of IEEE International Symposium on Circuit and Systems Taiwan, China, May 24-27 2009 p2305

    [16]

    Reisinger H, Blank O, Heinrigs W, Muhlhoff A, Gustin W, Schlunder C 2006 Proceedings of IEEE International Reliability Physics Symposium United States, March 26-30, 2006 p448

    [17]

    Stathis J H, Zafar S 2006 Microelectr. Reliab. 46 270

    [18]

    Liu H X, Hao Y 2007 Chin. Phys. 16 2111

  • [1]

    Schroder D K, Babcock J A 2003 J. Appl. Phys. 94 1

    [2]

    Mahapatra S, Alam M A, Bharath P 2005 Microelectr. Eng. 80 114

    [3]

    Huard V, Denais M, Parthasarathy C 2006 Microelectr. Reliab. 46 1

    [4]

    Alam M A, Kufluoglu H, Varghese D, Mahapatra S 2007 Microelectr. Reliab. 47 853

    [5]

    Mahapatra S, Islam A E, Deora S, Maheta V D, Joshi K, Jain A, Alam M A 2011 Proceedings of IEEE International Reliability Physics Symposium United States, April 10-14, 2011 p6A.3.1

    [6]

    Kumar S V, Kim C H, Sapatnekar S S 2009 IEEE Trans. Dev. Mater. Rel. 9 537

    [7]

    Alam M A, Mahapatra S 2005 Microelectr. Reliab. 45 71

    [8]

    Kufluoglu H, Alam M A 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 54 1101

    [9]

    Kufluoglu H, Alam M A 2006 IEEE Trans. Electron. Dev. 53 1120

    [10]

    Hao Y, Liu H X 2008 Reliability and Effecticenese Mechanism in Micro Manometer MOS Device (Beijing: Science Press) pp265, 230, 232 (in Chinese) [郝跃, 刘红霞 2008 微纳米MOS器件可靠性与实效机理 (北京: 科学出版社) 第265, 230, 232页]

    [11]

    Bénard C, Math G, Fornara P, Ogier J, Goguenheim D 2009 Microelectr. Reliab. 49 1008

    [12]

    Islam A E, Kufluoglu H, Varghese D, Mahapatra S, Alam M A 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 54 2143

    [13]

    Krishnan A T, Chancellor C, Chakravarthi S, Nicollian P E, Reddy V, Varghese A, Khamankar R B, Krishnan S, Levitov L 2005 Proceedings of International Electron Devices Meeting United States, December 5-7, 2005 p688

    [14]

    Grasser T, Entner R, Triebl O, Enichlmair H, Minixhofer R 2006 International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices United States, September 5-7 2006 p330

    [15]

    Chuang C T 2009 Proceedings of IEEE International Symposium on Circuit and Systems Taiwan, China, May 24-27 2009 p2305

    [16]

    Reisinger H, Blank O, Heinrigs W, Muhlhoff A, Gustin W, Schlunder C 2006 Proceedings of IEEE International Reliability Physics Symposium United States, March 26-30, 2006 p448

    [17]

    Stathis J H, Zafar S 2006 Microelectr. Reliab. 46 270

    [18]

    Liu H X, Hao Y 2007 Chin. Phys. 16 2111

  • [1] 刘乃漳, 张雪冰, 姚若河. AlGaN/GaN 高电子迁移率器件外部边缘电容的物理模型. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191931
    [2] 廖天军, 吕贻祥. 热光伏能量转换器件的热力学极限与优化性能预测. 物理学报, 2020, 69(5): 057202. doi: 10.7498/aps.69.20191835
    [3] 朱存远, 李朝刚, 方泉, 汪茂胜, 彭雪城, 黄万霞. 用久期微绕理论将弹簧振子模型退化为耦合模理论. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191505
    [4] 王培良. 蚁群元胞优化模型在路径规划中的应用. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191774
    [5] 翁明, 谢少毅, 殷明, 曹猛. 介质材料二次电子发射特性对微波击穿的影响. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200026
    [6] 王琳, 魏来, 王正汹. 垂直磁重联平面的驱动流对磁岛链影响的模拟. 物理学报, 2020, 69(5): 059401. doi: 10.7498/aps.69.20191612
    [7] 蒋涛, 任金莲, 蒋戎戎, 陆伟刚. 基于局部加密纯无网格法非线性Cahn-Hilliard方程的模拟. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191829
    [8] 赵建宁, 刘冬欢, 魏东, 尚新春. 考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理. 物理学报, 2020, 69(5): 056501. doi: 10.7498/aps.69.20191409
    [9] 吴美梅, 张超, 张灿, 孙倩倩, 刘玫. 三维金字塔立体复合基底表面增强拉曼散射特性. 物理学报, 2020, 69(5): 058101. doi: 10.7498/aps.69.20191636
    [10] 庄志本, 李军, 刘静漪, 陈世强. 基于新的五维多环多翼超混沌系统的图像加密算法. 物理学报, 2020, 69(4): 040502. doi: 10.7498/aps.69.20191342
    [11] 张雅男, 詹楠, 邓玲玲, 陈淑芬. 利用银纳米立方增强效率的多层溶液加工白光有机发光二极管. 物理学报, 2020, 69(4): 047801. doi: 10.7498/aps.69.20191526
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1432
  • PDF下载量:  502
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-30
  • 修回日期:  2012-05-23
  • 刊出日期:  2012-11-05

pMOS器件直流应力负偏置温度不稳定性效应随器件基本参数变化的分析

  • 1. 深圳大学电子科学与技术学院, 深圳 518060
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 11109052)、深圳市基础研究计划(批准号: JC201005280558A, JC201005280565A)资助的课题.

摘要: 应用负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability, NBTI), 退化氢分子的漂移扩散模型, 与器件二维数值模拟软件结合在一起进行计算, 并利用已有的实验数据和基本器件物理和规律, 分析直流应力NBTI效应随器件沟道长度、栅氧层厚度和掺杂浓度等基本参数的变化规律, 是研究NBTI可靠性问题发生和发展机理变化的一种有效方法. 分析结果显示, NBTI效应不受器件沟道长度变化的影响, 而主要受到栅氧化层厚度变化的影响; 栅氧化层厚度的减薄和栅氧化层电场增强的影响是一致的, 决定了器件退化按指数规律变化; 当沟道掺杂浓度提高, NBTI效应将减弱, 这是因为器件沟道表面空穴浓度降低引起的; 然而当掺杂浓度提高到器件的源漏泄漏电流很小时(小泄露电流器件), NBTI效应有明显的增强. 这些结论对认识NBTI效应的发展规律以及对高性能器件的设计具有重要的指导意义.

English Abstract

参考文献 (18)

目录

    /

    返回文章
    返回