[发明专利]一种预测绝缘体上硅器件热载流子寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路可靠性技术领域，尤其涉及一种预测绝缘体上硅(SOI)器件热载流子寿命的方法，所谓的器件热载流子寿命为漏极电流I_dsat退化10％所需要的时间。

背景技术

MOSFET的热载流子损伤是近年来伴随MOS器件尺寸的迅速减小而工作电压相对稳定，使得处于工作状态下的MOS器件栅氧化层的电场强度及横向电场越来越大而产生的。热载流子损伤已经成为影响MOS器件可靠性的关键因素之一。随着器件特征尺寸的减小，横向电场增大，器件工作在饱和区时，在高场区的电子获得较高的能量成为高能电子，当电子的能量足够高的时候，其中一部分“幸运”电子越过Si-SiO₂势垒注入到栅氧化层中，对Si-SiO₂界面及栅氧化层造成损伤。可能出现3种情况：其中部分载流子穿过SiO₂层形成栅电流，而部分载流子注入到SiO₂层并被陷阱俘获形成陷阱电荷，另一部分载流子则在陷落以前以其能量打开Si-O、Si-H等处于界面上的键，形成受主型界面态。后面两个过程会导致陷阱电荷和界面电荷随注入时间而积累，影响V_T、g_mmax、I_dsat等参数，并产生长期的可靠性问题。

热载流子寿命的预测一般是通过加速应力实验进行的，预测寿命的加速模型一般有三种：衬底/漏极电流比率模型、基极电流模型、漏极电压加速模型。对于SOI器件来说，由于自加热效应的存在，在做加速应力实验时，器件的实际温度会上升，然而在实际电路应用中，由于频率较高，基本没有自加热效应。因此如果用室温的加速应力实验数据预测室温下的热载流子寿命是不准确的，甚至会有很大差别。本发明就是为了准确预测SOI器件的热载流子寿命而产生的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于针对现有方法的不足，提供一种准确预测SOI器件热载流子寿命的方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了一种预测绝缘体上硅器件热载流子寿命的方法，该方法包括：

步骤1：提取绝缘体上硅器件的热阻；

步骤2：测试绝缘体上硅器件在应力条件下的漏电流，计算出绝缘体上硅器件在应力条件下的功率，然后利用提取的热阻计算绝缘体上硅器件的实际温度；

步骤3：对绝缘体上硅器件做加速应力实验；

步骤4：预测绝缘体上硅器件的热载流子寿命。

上述方案中，步骤2中所述利用提取的热阻计算绝缘体上硅器件的实际温度，是利用提取的热阻在两个以上环境温度下计算绝缘体上硅器件的实际温度。

上述方案中，步骤3中所述对绝缘体上硅器件做加速应力实验，是在同一应力条件下选取了3个相同尺寸的器件，并且做两个以上温度的加速应力实验。

上述方案中，步骤4中所述预测绝缘体上硅器件的热载流子寿命，采用的是衬底/漏极电流比率模型，首先采用衬底/漏极电流比率模型预测不同温度下的器件寿命，然后根据不同温度下的器件寿命预测室温下绝缘体上硅器件的热载流子寿命。

上述方案中，所述根据不同温度下的器件寿命预测室温下绝缘体上硅器件的热载流子寿命，是已知热载流子寿命与温度的函数关系形式，根据其它温度下的寿命拟合出函数中的参数，然后预测室温下绝缘体上硅器件的热载流子寿命。

(三)有益效果

从上述方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种预测绝缘体上硅器件热载流子寿命的方法，排除了自加热效应的影响，使得SOI器件热载流子寿命的预测更加准确，实现了对SOI器件热载流子寿命的准确预测。

附图说明

图1是本发明提供的预测SOI器件热载流子寿命的方法流程图；

图2是本发明SOI器件在不同温度下的热载流子寿命及其拟合曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，图1是本发明提供的预测SOI器件热载流子寿命的方法流程图，该方法包括：

步骤1：提取绝缘体上硅器件的热阻；

步骤2：测试绝缘体上硅器件在应力条件下的漏电流，计算出绝缘体上硅器件在应力条件下的功率，然后利用提取的热阻计算绝缘体上硅器件的实际温度；

步骤3：对绝缘体上硅器件做加速应力实验；

步骤4：预测绝缘体上硅器件的热载流子寿命。