Časově závislé rozdělení oxidu brány - Time-dependent gate oxide breakdown

Časově závislé rozdělení oxidu brány (nebo časově závislé dielektrické zhroucení, TDDB) je druh stárnutí tranzistoru, mechanismus selhání v MOSFETy, když oxid brány se porouchá v důsledku dlouhodobého působení relativně nízkého elektrického pole (na rozdíl od okamžitého zhroucení, které je způsobeno silným elektrickým polem). Porucha je způsobena vytvořením vodivé cesty oxidem brány do Podklad kvůli elektronu tunelování proud, když jsou MOSFETy provozovány blízko nebo nad jejich specifikovaná provozní napětí.

Modely

Generování defektů v dielektriku je a stochastický proces. Existují dva způsoby rozdělení, vnitřní a vnější. Vnitřní porucha je způsobena generováním defektů vyvolaným elektrickým stresem. Vnější rozpad je způsoben vadami vyvolanými výrobním procesem. U integrovaných obvodů závisí doba do poruchy na tloušťce dielektrika (oxid hradla) a také na typu materiálu, který závisí na výrobě uzel procesu. Produkty starší generace s tloušťkou hradlového oxidu> 4 nm jsou založeny na SiO2 a pokročilé procesní uzly s hradlovým oxidem <4 nm jsou založeny na high-k dielektrické materiály. Existují různé modely rozložení a tloušťka oxidu hradla určuje platnost modelu. Model E, model 1 / E a mocenský zákon exponenciální model jsou běžné modely, které zobrazují chování při rozpadu.

Typy poruch u komponent integrovaných obvodů (IC) se řídí klasikou křivka vany. Existuje kojenecká úmrtnost, která obvykle klesá v důsledku výrobních vad. Nízká konstantní míra selhání, která má náhodnou povahu. Poruchy opotřebení zvyšují počet poruch způsobených stárnoucími mechanismy degradace polovodičů. TDDB je jedním z mechanismů vnitřní poruchy opotřebení. Výkon IC komponent lze vyhodnotit pro mechanismy opotřebení polovodičů včetně TDDB pro jakékoli dané provozní podmínky. Výše uvedené modely rozdělení by mohly být použity k předpovědi doby selhání komponenty v důsledku časově závislého dielektrického rozdělení (TDDB).

Testovací metoda

Nejčastěji používaným testem pro vyšetřování chování TDDB je „konstantní napětí“.[1] Konstantní zátěžové testy mohou být použity ve formě napětí s konstantním napětím (CVS) nebo napětí s konstantním proudem. V prvním případě je na bránu přivedeno napětí (které je často nižší než průrazné napětí oxidu), přičemž je monitorován jeho svodový proud. Čas, za který se oxid pod tímto konstantním aplikovaným napětím rozbije, se nazývá doba do selhání. Test se poté několikrát opakuje, aby se získalo rozdělení času do selhání.[1] Tato rozdělení se používají k vytvoření grafů spolehlivosti a k ​​předpovědi chování TDDB oxidu při jiných napětích.

Viz také

Reference

  1. ^ A b Elhami Khorasani, Arash; Griswold, Mark; Alford, T. L. (2014). „Rychlé $ I {-} V $ screeningové měření pro TDDB hodnocení ultravysokých mezikovových dielektrik“. IEEE Electron Device Dopisy. 35 (1): 117–119. doi:10.1109 / LED.2013.2290538. ISSN  0741-3106.