器件退化的含义:也就是随着应力时间的推移,输出电流下降,同时阈值电压增加,至于Vg=Vd/2的含义,简单讲,栅电压时漏电压一半的时候,衬底电流最大,同时漏端因为夹断点推移而出现的空间电荷区的场强最强,从而导致热载流子最严重,所以器件最容易退化。
我们来对比一下器件退化与击穿的差异:尽管没有击穿,但是器件也是性能发生了降低,也就是会影响器件的使用寿命。
器件寿命的定义:
下面我们来介绍器件退化的机理:
如前所讲,器件出现夹断点时,也就是器件进入饱和工作区时,漏端出现空间电荷区,从而出现热载流子效应。
产生机制:
需要注意以下几点:
衬底电流:
热载流子会产生的2种物理缺陷:氧化层缺陷和界面态缺陷
热载流子的物理描述:
界面态陷阱和氧化层陷阱的产生:
氧化层缺陷产生的机理:
前面介绍过的氢解析模型和两种模型共同作用
氧化层电荷的电学影响:氧化层电荷增加,自然引起VT变化,这也是热载流子效应比较明显的结果;如果VT变高,自然导致漏电降低。
下面介绍NMOS特性退化:
NMOS特性退化的3种模式:
对于带有LDD的NMOS结构,还有spacer氧化层区域的退化问题
PMOS特性退化类似于NMOS,但相对NMOS要轻微一些
同样的3种退化条件:
下面这张图说明Vg取一半Vd的原因:此时衬底电流最大
Vg在一般Vd前后两种条件下,热载流子效应的差异
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