Экспрессный контроль надежности подзатворного диэлектрика полупроводниковых приборов
https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-4-308-313
Аннотация
Ключевым элементом, определяющим стабильность полупроводниковых приборов, является подзатворный диэлектрик. По мере уменьшения его толщины в процессе масштабирования растет совокупный объем факторов, определяющих его электрофизические свойства. Целью данной работы являлась разработка экспрессного метода контроля времени наработки на отказ подзатворного диэлектрика и исследование влияния быстрой термической обработки исходных кремниевых пластин и подзатворного диэлектрика на его надежность.
В работе предложен метод оценки показателей надежности подзатворных диэлектриков по результатам испытаний тестовых МДП-структур путем подачи на затвор ступенчато-нарастающего напряжения до фиксации момента пробоя структуры при разных скоростях развертки напряжения при измерении вольт-амперных характеристик. Предложенная модель позволяет реализовать экспрессный метод оценки надежности тонких диэлектриков непосредственно в процессе производства кристаллов микросхем.
На основании данного метода проведены исследования влияния быстрой термической обработки исходных кремниевых пластин КЭФ 4,5, КДБ 12 и сформированного на них путем пирогенного окисления подзатворного диэлектрика на время наработки его на отказ. Показано, что быстрая термическая обработка исходных кремниевых пластин с последующим их пирогенным окислением приводит к увеличению времени наработки на отказ подзатворного диэлектрика в среднем с 12,9 до 15,9 года (в 1,23 раза). Термообработка исходных кремниевых пластин и подзатворного диэлектрика позволяет увеличить время наработки на отказ до 25,2 года, т.е. в 1,89 раза больше, чем при стандартном процессе пирогенного окисления, и в 1,5 раза больше, чем при применении быстрой термообработки только исходных кремниевых пластин.
Ключевые слова
Об авторах
В. А. СолодухаБеларусь
В. А. Пилипенко
Беларусь
Адрес для переписки: Пилипенко В.А. – Открытое акционерное общество «ИНТЕГРАЛ»-управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ», ул. Казинца И.П., 121А, г. Минск 220108, Беларусь. e-mail: office@bms.by
Г. Г. Чигирь
Россия
В. А. Филипеня
Беларусь
В. А. Горушко
Беларусь
Список литературы
1. Боброва, Е.А. Особенности вольт-фарадных характеристик МОП структур, обусловленные зарядом в окисле / Е.А. Боброва, Н.М. Омельяновская // ФТП. – 2008. – Т. 42, вып. 11. – С. 1380–1383.
2. Aleksandrov, O.V., Dus', A.I. A Model of Formation of Fixed Charge in Thermal Silicon Dioxide / O.V. Aleksandrov, A.I. Dus' // Semiconductors. – 2011. – Vol. 45, No. 4. – P. 467–473. DOI: 10.1134/S1063782611040026
3. Харченко, В.А. Проблемы надежности электронных компонент / В.А. Харченко // Известия вузов. Материалы электронной техники. – 2015. – Т. 18, № 1. – С. 52–57. DOI: 10.17073/1609-3577-2015-1-52-57
4. Данилин, Н. Проблемы применения перспективной электронной компонентной базы в космосе / Н. Данилин, С. Белослудцев // Современная электроника. – 2006. – № 4. – С. 16–17.
5. Красников, Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов : в 2 ч. / Г.Я. Красников. – М. : Техносфера, 2002. – Ч. 1. – 416 с.
6. Никифоров, А.Ю. Радиационная стойкость электронной компонентной базы систем специальной техники и связи / А.Ю. Никифоров, В.А. Телец // Спецтехника и связь. – 2011. – № 4. – С. 2–4.
7. EIA/JEDEC Standart 35-A, Procedure for the Wafer-Level Testing of Thin Dielectriec. – JEDEC Solid State Technology Association, Arlington. – 2001. – P. 1–40.
8. EIA/JEDEC Standart 122E, Failure Mechanisms and Models tor Semiconductor Devices. – JEDEC Solid State Technology Association, Arlington. – 2009. – P. 8–12.
9. Solodukha, V.A. Prefailure Life Time Simulation of the Submicron ICs’ Gate Dielectric as per the Breakdown Voltage Value at the Various Sweep Rates / V.A. Solodukha, S.V. Shvedov, A.N. Petlitsky, R.R. Chyhir // Proceedings 9th International Conference «New Electrical and Electronic Technologies and their Indastrial Implementation», Zakopane, Poland, June 23– 26. − 2015. − Р. 20.
10. Белоус, А.И. Методы повышения надежности микросхем на основе тестовых структур / А.И. Белоус, А.С. Турцевич, Г.Г. Чигирь. − Германия, LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG Heinrich-Böcking, 2012. − 240 с.
Рецензия
Для цитирования:
Солодуха В.А., Пилипенко В.А., Чигирь Г.Г., Филипеня В.А., Горушко В.А. Экспрессный контроль надежности подзатворного диэлектрика полупроводниковых приборов. Приборы и методы измерений. 2018;9(4):308-313. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-4-308-313
For citation:
Solodukha V.A., Chigir G.G., Pilipenko V.A., Filipenya V.A., Gorushko V.A. Reliability Express Control of the Gate Dielectric of Semiconductor Devices. Devices and Methods of Measurements. 2018;9(4):308-313. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-4-308-313