發(fā)布時(shí)間：2020-05-14 10:20

【摘要】：近年來,隨著大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展,人們對(duì)處理器的性能要求越來越高,從而推動(dòng)了集成電路的蓬勃發(fā)展。隨著集成電路特征尺寸的進(jìn)一步減小,可靠性問題變得越來越突出,其中最主要的因素就包括NBTI(Negative Bias Temperature Instability)效應(yīng)。在微納米尺度(溝道長度小于90nm),NBTI效應(yīng)比溝道熱載流子效應(yīng)引發(fā)的pMOS器件退化更為突出,嚴(yán)重威脅著器件和電路的可靠性,因此,對(duì)NBTI效應(yīng)的研究就成為了可靠性研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。然而,在器件實(shí)際工作時(shí),溝道界面電荷來源復(fù)雜,無法單一確定NBTI效應(yīng)對(duì)器件本身造成的影響,因此使用TCAD數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的方法就顯得更加重要。但是目前的TCAD數(shù)值模擬軟件大多被國外一些大型商業(yè)公司壟斷,無法對(duì)根據(jù)人們自身的需求進(jìn)行軟件的二次開發(fā),當(dāng)需要研究如典型NBTI、帶偏置NBTI效應(yīng)等時(shí),則沒有辦法進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值模擬研究,妨礙了人們對(duì)這些問題的科學(xué)認(rèn)識(shí)和創(chuàng)新。作者研究生論文抓住這一機(jī)會(huì),從研究NBTI效應(yīng)機(jī)理出發(fā),通過對(duì)已有的器件仿真軟件進(jìn)行二次開發(fā),構(gòu)建了新的算法和工具,建立了界面電荷退化模型,結(jié)合NBTI退化氫分子的漂移擴(kuò)散模型、反應(yīng)擴(kuò)散模型、二維半導(dǎo)體器件數(shù)值模擬軟件進(jìn)行聯(lián)合計(jì)算,然后利用已有的科研成果和器件物理規(guī)律,簡要的分析了典型NBTI、帶偏置NBTI退化效應(yīng)的規(guī)律。在進(jìn)行研究上論文期間,作者主要進(jìn)行了以下幾個(gè)部分的工作:(1)通過查閱相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)pMOS器件NBTI效應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)地分析與研究,并根據(jù)已有的內(nèi)部和外部資料,推導(dǎo)出一個(gè)典型NBTI效應(yīng)的計(jì)算模型。(2)在數(shù)值模擬軟件Genius-Open中加入典型NBTI的漂移擴(kuò)散模型,設(shè)計(jì)NBTI退化算法,結(jié)合二維器件模擬軟件對(duì)NBTI效應(yīng)進(jìn)行模擬,完成了一套軟件SZU-NBTI,用于計(jì)算退化產(chǎn)生的電荷及其對(duì)器件性能的影響。(3)利用利用SZU-NBTI效應(yīng)模擬軟件,研究典型NBTI效應(yīng)對(duì)器件的參數(shù)的影響,以及其產(chǎn)生的機(jī)理,分析影響典型NBTI效應(yīng)的器件因素,給出適當(dāng)建議,以便在實(shí)際生產(chǎn)器件過程中,盡量減少器件NBTI效應(yīng)對(duì)器件的影響。(4)分析帶偏置NBTI效應(yīng)的漂移擴(kuò)散模型,將其移植到數(shù)值模擬軟件Genius-Open中,研究帶偏置NBTI效應(yīng)對(duì)器件性能的影響,探究帶偏置NBTI效應(yīng)的一些規(guī)律。
【圖文】：

S 器件柵極 Vg接較大的負(fù)電壓、源極 Vs和漏極 Vd接地, 器件柵氧化層內(nèi)的電場是均勻分布的, 致使 NBTI 退化引起的柵氧化層界面電荷數(shù) Nit也是均勻分布[18], 如圖1-1 所示。此時(shí)器件的 NBTI 退化屬于典型 NBTI 退化，， 因此器件的閾值電壓退化可以用一個(gè)簡單的公式來計(jì)算:oxoxoitthTεεqN V = (1-1)其中，Nit是 NBTI 退化產(chǎn)生的界面電荷；q 是電荷電量；Tox是氧化層 SiO2厚度；εox、ε0分別是 SiO2和真空的介電常數(shù)。

4圖 1-2 純偏置 NBTI 退化示意圖hao[19]等人在 2007 年通過實(shí)驗(yàn)的方法，驗(yàn)證了兩種 NBTI 效應(yīng)的TI 的變化規(guī)律用一組經(jīng)驗(yàn)公式來描述。西安電子科技大學(xué)的郝躍[了 DB-NBTI 效應(yīng)并不是簡單的由典型 NBTI 和 HCI 效應(yīng)兩個(gè)部可能存在柵氧化層電荷對(duì) DB-NBTI 退化引起的正反饋。但是以質(zhì)的，這種實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的研究一方面帶有一定的限制性和片面性；他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響，得到的結(jié)論很難準(zhǔn)確的反映 DB
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN386

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 曹建民;賀威;黃思文;張旭琳;;NBTI界面電荷反饋引起器件壽命變化的數(shù)值分析[J];深圳大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版);2013年02期

2 董果香;;基于量子流體動(dòng)力學(xué)模型的半導(dǎo)體器件模擬[J];電子設(shè)計(jì)工程;2013年02期

3 曹建民;賀威;張旭琳;黃思文;;pMOS器件NBTI界面電荷引起耦合的數(shù)值模擬分析[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;2012年06期

4 曹建民;賀威;黃思文;張旭琳;;pMOS器件直流應(yīng)力負(fù)偏置溫度不穩(wěn)定性效應(yīng)隨器件基本參數(shù)變化的分析[J];物理學(xué)報(bào);2012年21期

5 李忠賀;劉紅俠;郝躍;;超深亞微米PMOS器件的NBTI退化機(jī)理[J];物理學(xué)報(bào);2006年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 貢頂;宣春;張相華;;GSS軟件1-0．1微米MOS器件基準(zhǔn)測試[A];全國計(jì)算物理學(xué)會(huì)第六屆年會(huì)和學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 孫瑞澤;非均勻界面電荷對(duì)pMOS及TFT閾值電壓的影響研究[D];深圳大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2663203