[發(fā)明專利]一種預(yù)測(cè)SOI MOSFET器件可靠性壽命的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110322634.5
• 申請(qǐng)日: 2011-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN103063995A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃如;楊東;安霞;張興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 北京萬象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11360
• 代理人: 賈曉玲

1.一種預(yù)測(cè)SOI?MOSFET器件可靠性壽命的方法，其特征在于，包括如下步驟：

a)在不同的測(cè)試臺(tái)(wafer)溫度T_wafer下測(cè)量SOI?MOSFET器件柵電阻隨溫度變化關(guān)系，得到電阻溫度關(guān)系系數(shù)α以及在不同偏置條件下的自熱溫度T_sh，并在存在自熱效應(yīng)下測(cè)得襯底電流I_{sub，sh}和漏端電流I_d，sh；

b)在不同的wafer溫度T_wafer下對(duì)SOIMOSFET器件進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)，得到表征器件壽命的參數(shù)隨著應(yīng)力時(shí)間的退化關(guān)系，以及該參數(shù)退化至10％時(shí)的存在自熱影響的壽命τ_sh；

c)利用測(cè)得的自熱溫度和阿倫尼斯模型(如公式1)對(duì)測(cè)得的器件壽命進(jìn)行自熱修正，得到去除自熱影響后的壽命τ_{non_sh}；

τ＝A₀exp(E_a/kT)??????(公式1)

τnon_sh=τsh×exp[Eak(1Twafer-1Twafer+Tsh)]]]>(公式2)

其中公式1中τ為壽命，A₀為式前系數(shù)，E_a為激活能，k為波爾茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度；公式2中τ_{non_sh}為去除自熱影響后的壽命，τ_sh為存在自熱影響的壽命，E_a為激活能，可通過擬合得到，k為波爾茲曼常數(shù)，T_wafer為wafer溫度，T_sh為提取的自熱溫度；

d)對(duì)自熱引起的漏端電流變化進(jìn)行自熱修正，如下：

logI_{d，non_sh}＝logI_d，sh-βlogT_sh????(公式3)

其中I_{d，non_sh}為消除自熱影響后的漏端電流，I_d，sh為未消除自熱影響的漏端電流，T_sh為提取的自熱溫度，β為系數(shù)；

e)對(duì)熱載流子引起的碰撞電離率M進(jìn)行自熱修正，其中M＝I_sub/I_d，I_sub為襯底電流，I_d為漏端電流，修正的公式如下：

logM_{non_sh}＝logM_sh-γlogT_sh????(公式4)

其中M_{non_sh}為消除自熱影響后的碰撞電離率，M_sh為未消除自熱影響的碰撞電離率，T_sh為提取的自熱溫度，γ為系數(shù)；

f)利用標(biāo)準(zhǔn)的Hu模型(如公式5)，將進(jìn)行自熱修正后的各參數(shù)值，壽命τ_{non_sh}，漏端電流I_{d，non_sh}和碰撞電離率M_{non_sh}代入模型中，所述M_{non_sh}＝I_{sub，non_sh}/I_{d，non_sh}，通過擬合得到式中的系數(shù)常數(shù)A、B；在測(cè)得一定偏壓下的漏端電流和襯底電流值后，利用公式6，對(duì)該偏置條件下SOI?MOSFET器件的工作壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)：

τ_{non_sh}·(I_{d，non_sh}/W)＝A·(I_{sub，non_sh}/I_{d，non_sh})^-B??(公式5)

τ′_{non_sh}＝(A·W/I′_{d，non_sh})(I′_{sub，non_sh}/I′_{d，non_sh})^-B??(公式6)

其中W為器件溝道寬度，I′_{sub，non_sh}、I′_{d，non_sh}和τ′_{non_sh}為需要進(jìn)行預(yù)測(cè)的偏壓條件下的自熱修正后的襯底電流、漏端電流和去除自熱影響后的壽命。