SiC／GaNパワー·RFデバイス·イメージセンサにおける再活用を見据えた厚膜絶縁膜TDDB寿命統計の再考察

摘要

注目を集めるSiC，GaNパワーデバイスで使用されるゲート絶縁膜やRF／MMIC、イメージセンサにおけるMIM容量絶縁膜は先端CMOSデバイスで使用される絶縁膜よりも極めて厚いのであるが、その薄膜ゲート絶縁膜と同じ寿命統計が仮定·適用されている。しかしながら厚膜SiO_2膜ではストレス印加時に発生するトラップへの電荷捕獲というintrinsicな機構に起因した動的なストレス緩和効果（Charging-induced Dynamic Stress Relaxation（CiDSR）effect）により寿命統計誤導出、寿命誤推定が発生することを明らかにする。同効果は厚膜SiN膜においてもそのTDDBモデルの誤導出の一因となっており、同効果の影響を排除することで新たなconstant-△E modelを提案する。さらに寿命推定の最重要パラメータであるワイブルスロープβの厚膜領域での異常挙動を明らかにして、従来percolation modelとconstant-△E modelとを融合したGeneralized modelを提案する。