超薄栅介质(SiO<,2>)TDDB的非阿尔赫留斯温度特性模型

摘要

在早期的温度加速研究中,广泛采用阿尔赫留斯(Arrhenius)方程来描述介质的时变相关击穿时间(TDDB),随着超大规模集成电路集成度的迅速增大,当SiO<,2>厚度小于7nm以后,人们发现,t<,BD>不仅与应力电压(电场)有关,而且与温区有关,人们称这种t<,BD>温度特性为非阿尔赫留斯(Non-Arrhenius)效应,DiMaria等[1]发现Ln t<,BD>在高温区存在较好的线性,但是在较低的温区,线性变缓,难以用一个统一的E<,a>来描述.而Kaczer等人[2]在7.3nm的SiO<,2>实验中发现有Ln t<,BD>∝T的规律,即认为Ln t<,BD>∝ 1/T规律失效.然而Suehle等人[3]在2~6nm的SiO<,2>实验中,只观察到Ln t<,BD>∝ 1/T,而没有发现Ln t<,BD>∝ T的规律.结论是:Ln t<,BD>∝ 1/T存在三个温区,在高温区E<,2>=0.28eV,在中温区E<,1>=0.16eV,而在低温区E<,0>=0.对于高、中温区,Eriguchi等人依然借助氢模型来解释,即两个激活能是由于氢的三个状态(氢原子,氢离子,氢分子)中的两种来决定的,但是对于E<,0>=0则无解释.至今,氢导致SiO<,2>击穿仍是有影响力的主流模型,得到广泛的承认与应用.