HCI可靠性模型在SPICE BSIM模型中的研究及實現(xiàn).pdf

1、近年來，VLSI工藝不斷向納米級推進，MOSFET的溝道長度、寬度、結(jié)深、氧化層厚度等參數(shù)不斷減小，而電源電壓卻不能相應(yīng)等比例地減小，這將使器件的HCI（熱載流子注入）效應(yīng)變得更加嚴重。過多的熱載流子注入將在Si-Si02界面產(chǎn)生大量缺陷，導致MOSFET的驅(qū)動能力隨器件工作時間增加而降低，同時引起某些器件參數(shù)的漂移，如閾值電壓增大，遷移率減小等，最終將會導致器件失效。
　　 目前已有一些根據(jù)微電子行業(yè)的失效標準建立的HCI壽命

2、評估模型，如Isub/Id模型（胡模型）、Vd模型、襯底電流模型等，這些模型都是根據(jù)測試的器件參數(shù)退化量與應(yīng)力時間來確定在相應(yīng)應(yīng)力條件下的器件壽命，找到器件壽命與某種應(yīng)力變量的線性關(guān)系，定出所需的常數(shù)，從而外推獲得器件正常工作條件下的壽命。應(yīng)用這些模型可以推算出器件壽命，但無法表征在HCI退化過程中器件電學性能參數(shù)隨時間的變化。
　　 本文提出了一個新的基于SPICE BSIM的HCI可靠性模型（以下簡稱HCI可靠性模型），用于

3、描述器件在HCI退化過程中電學性能隨時間的變化。研究中采用了標準工藝的0.5μm5VnMOSFET器件，采用Agilent HP4156系繞，CascadeS300探針臺和ICCAP2008軟件對器件進行數(shù)據(jù)采集和仿真。文中對選出的最接近設(shè)計目標值的器件，進行了4個電壓的加速測試，并針對這4個加壓(Stress)下的測量數(shù)據(jù)進行了參數(shù)優(yōu)化提取，最后進行模擬仿真。
　　 通過分析眾多參數(shù)的意義，并與測試數(shù)據(jù)相比對，本文提煉了11個

4、BSIM3v3中與HCI相關(guān)的參數(shù)，其中4個與外加偏壓關(guān)聯(lián)的參數(shù)為：Ua，Ub，Vsat，Pclm，7個與時間關(guān)聯(lián)參數(shù)的參數(shù)為：Vth0，K1，Ags，A0，U0，Uc，Keta，并對它們進行時間調(diào)制因子的擬合，然后使用Visual C++ SPICE對新的BSIM3v3源代碼進行編譯，生成新的仿真器，將生成的仿真器設(shè)置成默認仿真器，這樣新的BSIM3v3 SPICE模型系統(tǒng)就建立了。將新模型的仿真器設(shè)置成ICCAP2008默認仿真器進