微電子器件可靠性建模與仿真的逾滲分析方法.pdf

1、逾滲分析方法首次被系統(tǒng)用于微電子器件可靠性建模與仿真工作。近年來硅CMOS電路不斷向高速、高密度、低功耗，系統(tǒng)芯片化方向迅猛發(fā)展。柵氧化層越來越薄，電場強(qiáng)度越來越大；金屬互連線橫截面積越來越小，電流密度越來越大；器件尺寸越來越小，噪聲相對影響越來越嚴(yán)重。如何描述研究對象可靠性退化過程中的各種隨機(jī)性和空間分布的效應(yīng)，成為微電子器件可靠性建模與仿真的關(guān)鍵問題。這里包括缺陷產(chǎn)生的隨機(jī)性和電應(yīng)力、熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、材料微觀結(jié)構(gòu)及缺陷積累的空間分

2、布效應(yīng)。 研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)微電子器件可靠性問題都可以用兩個過程描述：一是缺陷產(chǎn)生過程，二是缺陷作用過程。不同的研究對象，對應(yīng)不同的失效機(jī)制，缺陷的意義也不同。 在逾滲方法中，將微電子器件失效過程中涉及到的電應(yīng)力、熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力作用與材料缺陷產(chǎn)生及積累等問題等效成幾何連結(jié)性問題。這種等效能夠同時綜合考慮上述各種因素的整體效應(yīng)，在時間和空間上準(zhǔn)確描述失效過程。根據(jù)研究對象的性質(zhì)以及研究結(jié)果的要求，通過逾滲標(biāo)度(包括時間和空

3、間標(biāo)度)的調(diào)整，既保證計算的準(zhǔn)確性，又能盡量簡化問題，使計算過程簡單可行。本文根據(jù)微電子器件可靠性問題的特點(diǎn)，選擇了柵氧化層介質(zhì)經(jīng)時擊穿、金屬互連線電遷移、小尺寸MOSFET中的1/f噪聲和深亞微米MOSFET中的RTS噪聲作為研究對象。應(yīng)用逾滲分析方法，成功建立了柵氧化層介質(zhì)經(jīng)時擊穿、金屬互連線電遷移及其噪聲、小尺寸MOSFET中的1/f噪聲和深亞微米MOSFET中的RTS噪聲的逾滲模型。 應(yīng)用MATLAB程序，在所建立的逾滲