Tidsberoende gateoxidnedbrytning
Tidsberoende grindoxidnedbrytning (eller tidsberoende dielektrisk nedbrytning, TDDB ) är en slags transistoråldring , en felmekanism i MOSFETs , när grindoxiden går sönder som ett resultat av långvarig applicering av relativt lågt elektriskt fält (som i motsats till omedelbar nedbrytning, som orsakas av starkt elektriskt fält). Nedbrytningen orsakas av bildandet av en ledande bana genom gateoxiden till substratet på grund av elektrontunnelström , när MOSFET:er drivs nära eller över deras specificerade driftspänningar.
Modeller
Defektgenereringen i dielektrikumet är en stokastisk process . Det finns två nedbrytningssätt, inneboende och yttre. Inneboende nedbrytning orsakas av elektrisk stressinducerad defektgenerering. Extrinsiskt sammanbrott orsakas av defekter som orsakas av tillverkningsprocessen. För integrerade kretsar beror tiden till genombrott på tjockleken på dielektrikumet (gateoxid) och även på materialtypen, som är beroende av tillverkningsprocessens nod . Äldre generationens produkter med gateoxidtjocklek > 4nm är baserade på SiO2 och de avancerade processnoderna med gateoxid < 4nm är baserade på högk- dielektriska material. Det finns olika nedbrytningsmodeller och tjockleken på grindoxiden avgör modellens giltighet. E-modell, 1/E-modell och effektlagsexponentiell modell är vanliga modeller som skildrar nedbrytningsbeteendet.
Feltyperna för integrerade kretskomponenter (IC) följer den klassiska badkarskurvan . Det finns spädbarnsdödlighet, som minskar felfrekvensen, vanligtvis på grund av tillverkningsfel. En låg konstant felfrekvens som är slumpmässig till sin natur. Utslitningsfel är ökande fel på grund av åldrande halvledarnedbrytningsmekanismer. TDDB är en av de inneboende utslitningsfelmekanismerna. Prestanda hos IC-komponenterna kan utvärderas för halvledarförslitningsmekanismer inklusive TDDB för alla givna driftsförhållanden. Nedbrytningsmodellerna som nämnts ovan skulle kunna användas för att förutsäga tiden för att misslyckas för komponenten på grund av tidsberoende dielektriskt genombrott (TDDB).
Testmetod
Det vanligaste testet för undersökning av TDDB-beteende är "konstant stress". Konstant stresstester kan tillämpas i form av konstant spänningsspänning (CVS) eller konstant strömspänning. I den förra appliceras en spänning (som ofta är lägre än oxidens genomslagsspänning) på grinden, medan dess läckström övervakas. Tiden det tar för oxiden att gå sönder under denna konstant pålagda spänning kallas tiden-till-fel. Testet upprepas sedan flera gånger för att få en fördelning av tid till misslyckande. Dessa fördelningar används för att skapa tillförlitlighetsdiagram och för att förutsäga TDDB-beteendet för oxid vid andra spänningar.