隧穿電流與陰極場強有關(guān)
發(fā)布時間:2019/4/20 11:42:26 訪問次數(shù):1500
具體擊穿過程一般認(rèn)為是一個熱、電過程。隧穿電流與陰極場強有關(guān)。這涉及Si-Si02(或Al- Si0:)界面不可能絕對平整,微觀上可能存在一些突起,使局部電場增強,也可能氧化層中某處存在一些雜質(zhì)或缺陷,使界面勢壘高度降低,這都使該薄弱處首先產(chǎn)生隧道電子流。在外場作用下,電流呈絲狀形式漂移穿過Si0:膜,這種絲狀電流直徑僅數(shù)納米,電流密度很大,而Si0。
質(zhì)量良好的柵氧化層,在未加應(yīng)力前的I-V測試中,在產(chǎn)生F-N隧穿電流前,其電 流值很低,按面積歸一化后J一10-12 Alcm2。在施加電應(yīng)力后,F(xiàn)-N隧穿前的電流增加, 經(jīng)過多種測試分析,認(rèn)為是由于氧化層中產(chǎn)生了中性陷阱所致。
氧化層中產(chǎn)生帶間碰撞電離所需能量約為氧化層禁帶寬度的1.5倍,氧化層禁帶寬 度約為9eV,所以電子需要能量約為13. 5eV,當(dāng)柵氧厚度降至22nm以下時,電離碰撞產(chǎn) 生電子一空穴對已不大可能。
的熱導(dǎo)率裉低(300K時約為0.OIW/(cm.℃)),局部地區(qū)產(chǎn)生很大的焦耳熱使溫度升高,溫升又促進(jìn)F-N電流增加,這樣相互促進(jìn)的正反饋作用,最終形成局部高溫,如不能及時控制電流的增長,可使鋁膜、Si02膜和硅熔融,發(fā)生燒毀性擊穿。
當(dāng)前,對柵氧擊穿主要是由負(fù)電荷的電子或正電荷的空穴起主要作用的問題,尚無明確結(jié)論,文獻(xiàn)報道中說明是正電荷空穴積累得很多。但也不能否定電子的作用,所以可能AXox是由于存在缺陷而使柵氧減薄的量,是等效柵氧厚度,ro為一常數(shù)。這樣?xùn)叛鯎舾F時間的統(tǒng)計分布就可并入AXox的統(tǒng)計分布中,而局部減
薄處的面積并不重要。當(dāng)某個局部處發(fā)生短路,整個柵氧就發(fā)生失效。根據(jù)這一思路,就可編制程序?qū)叛蹩煽啃约右阅M,這就是RERT(美國加州伯克利大學(xué)可靠性模擬工具)中CORS(電路氧化層可靠性模擬器)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。
20世紀(jì)90年代以來,一些研究者對柵氧擊穿的物理過程及統(tǒng)計方法提出了一種新的看法,還沒有正式名稱,這里稱為薄柵氧化層與高電場有關(guān)的物理/統(tǒng)計模型。
具體擊穿過程一般認(rèn)為是一個熱、電過程。隧穿電流與陰極場強有關(guān)。這涉及Si-Si02(或Al- Si0:)界面不可能絕對平整,微觀上可能存在一些突起,使局部電場增強,也可能氧化層中某處存在一些雜質(zhì)或缺陷,使界面勢壘高度降低,這都使該薄弱處首先產(chǎn)生隧道電子流。在外場作用下,電流呈絲狀形式漂移穿過Si0:膜,這種絲狀電流直徑僅數(shù)納米,電流密度很大,而Si0。
質(zhì)量良好的柵氧化層,在未加應(yīng)力前的I-V測試中,在產(chǎn)生F-N隧穿電流前,其電 流值很低,按面積歸一化后J一10-12 Alcm2。在施加電應(yīng)力后,F(xiàn)-N隧穿前的電流增加, 經(jīng)過多種測試分析,認(rèn)為是由于氧化層中產(chǎn)生了中性陷阱所致。
氧化層中產(chǎn)生帶間碰撞電離所需能量約為氧化層禁帶寬度的1.5倍,氧化層禁帶寬 度約為9eV,所以電子需要能量約為13. 5eV,當(dāng)柵氧厚度降至22nm以下時,電離碰撞產(chǎn) 生電子一空穴對已不大可能。
的熱導(dǎo)率裉低(300K時約為0.OIW/(cm.℃)),局部地區(qū)產(chǎn)生很大的焦耳熱使溫度升高,溫升又促進(jìn)F-N電流增加,這樣相互促進(jìn)的正反饋作用,最終形成局部高溫,如不能及時控制電流的增長,可使鋁膜、Si02膜和硅熔融,發(fā)生燒毀性擊穿。
當(dāng)前,對柵氧擊穿主要是由負(fù)電荷的電子或正電荷的空穴起主要作用的問題,尚無明確結(jié)論,文獻(xiàn)報道中說明是正電荷空穴積累得很多。但也不能否定電子的作用,所以可能AXox是由于存在缺陷而使柵氧減薄的量,是等效柵氧厚度,ro為一常數(shù)。這樣?xùn)叛鯎舾F時間的統(tǒng)計分布就可并入AXox的統(tǒng)計分布中,而局部減
薄處的面積并不重要。當(dāng)某個局部處發(fā)生短路,整個柵氧就發(fā)生失效。根據(jù)這一思路,就可編制程序?qū)叛蹩煽啃约右阅M,這就是RERT(美國加州伯克利大學(xué)可靠性模擬工具)中CORS(電路氧化層可靠性模擬器)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。
20世紀(jì)90年代以來,一些研究者對柵氧擊穿的物理過程及統(tǒng)計方法提出了一種新的看法,還沒有正式名稱,這里稱為薄柵氧化層與高電場有關(guān)的物理/統(tǒng)計模型。
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