<<A>> Defect-Centric analysis of the channel hot carrier degradation

Abstract

Durante l'ultimo decennio, il channel hot carrier (CHC) e stato considerato uno dei pi u importanti meccanismi di degrado della moderna tecnologia CMOS. La degradazione CHC si veri- ca quando un voltaggio superiore a quello di saturazione viene applicato sul terminale di drain e, contemporaneamente, un voltaggio superiore alla tensione di soglia (VTH) viene applicato sul terminale di gate. Nel presente lavoro, abbiamo utilizzato la cosiddetta defect-centric distribution (DCD) per spiegare e descrivere il meccanismo di degradazione CHC. Il DCD si basa su due presupposti: il VTH prodotto da una singola carica segue una distribuzione esponenziale (valore medio ) e il numero to- tale di difetti segue la distribuzione di Poisson (valore medio Nt). La combinazione di questi due presupposti da come risultato la DCD. Negli ultimi anni, la distribuzione DCD e stata usata per descrivere e spiegare la bias temperature instability (BTI) ed e in grado di predirre le code estreme della distribuzione VTH no a 4 . Il vantaggio di usare il DCD e che i suoi primi e secondi momenti sono direttamente correlati ai parametri sici e Nt. Nel presente lavoro, e stato dimostrato che il DCD e anche in grado di descrivere e spiegare il degrado della distribuzione VTH no a 3 . E stata studiata la dipendenza dei parametri de ect-centric, e Nt, in relazione alla geometria del dispos- itivo. E stato dimostrato che e inversamente proporzionale all'area del dispositivo come in la degradazione BTI. Inoltre, il valore previsto della distribuzione VTH (< VTH >) si incre- menta fortemente quando la lunghezza di canale (L) diminuisce e si incrementa debolmente con il decremento della larghezza del dispositivo (W). In la degradazione BTI, si riporta che non vi e alcuna dipendenza tra < VTH > ed L. Pertanto, la forte dipendenza trovata e da atribuire alla degradazione CHC. Si e anche studiata la dipendenza della temperatura (T) dei parametri defect-centric e abbiamo trovato che non dipende da T, al contrario degli esperimenti BTI, dove invece Nt aumenta con T, fatto che si spiega con l'attivazione del meccanismo di dispersione elettrone-elettrone. Inoltre, abbiamo estratto una energia di attivazione di 56meV per Nt. Finalmente, abbi- amo usato dispositivi matching-pair con la nalit a di studiare la variabilit a tempo zero e la variabilit a dipendente dal tempo. E stato dimostrato che il tempo di stress e la tensione di stress applicati sul terminale di drain non in uenzano la variabilit a.