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WRAP 偏置温度不稳定性结 ... - WRAP：沃里克
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负偏置温度不稳定性对缩放逻辑电路中单粒子瞬变的影响
此外，当在这些先进节点中考虑单粒子瞬变 (SET) 时，对软错误的敏感性会变得更加糟糕。此类 SET 可能是由高能粒子（如宇宙中子）撞击半导体器件敏感区域引起的，这会影响电路性能。16,17 例如，当粒子撞击硅衬底时，它们会产生二次电子-空穴对，这些电子-空穴对可被周围的 pn 结收集，从而影响器件行为。18,19 发射的阿尔法粒子主要是由于芯片封装中的铀和钍杂质的放射性衰变。当阿尔法粒子穿过半导体器件时，电子会沿着阿尔法粒子的轨迹从晶格位置脱落。20,21 临界电荷是翻转逻辑所需的最小电荷。除了单粒子放电 (SET) 之外，撞击还可能导致单粒子翻转 (SEU)，这两者都会妨碍电路的正常运行，并导致软错误。22-25 质子的直接电离可能会导致临界电荷 (Q crit) 较低的器件发生 SEU。26
使用激活能图
微电子芯片是现代电子设备的核心，也用于汽车用于例如驾驶员协助，安全系统，动力总成控制，通信和信息娱乐系统。金属氧化物 - 氧化型晶体管（MOSFET）是这些数字和模拟综合电路（ICS）中的主要晶体管（MOSFET）。MOSFET充当电流的开关或放大器，通过利用场效应。必须在设备的整个生命周期中保证可靠的行为，尤其是针对安全至关重要的应用。设备的可靠性挑战随着小型化的增加，电路内的应力场增加以及新的创新材料而增加。最突出的机制降低了设备性能，因此严重影响可靠性是偏置温度不稳定性（BTI），并取决于温度和施加的栅极偏置。阈值电压偏移是由位于氧化物中的界面状态和结构缺陷的充电和排放引起的。在过去的几年中，已经取得了重大进展来确定BTI背后的物理降解机制。但是，物理模型在计算上对于电路模拟而言太昂贵了。因此，在实际应用条件下，仍需要迫切需要在实际应用条件下进行偏置温度不稳定性的精确模型，以评估设备行为，直到其寿命结束为止。
高温合成气体退火对HfO2的影响...
德克萨斯大学奥斯汀分校微电子研究中心，美国德克萨斯州奥斯汀 78758 电话：(512) 471-1627，传真：(512) 471-5625，电子邮件：k-onishi@mail.utexas.edu 摘要 研究了合成气体 (FG) 退火对 HfO 2 MOSFET 性能的影响。结果表明，高温 (500-600°C) FG 退火可显著改善 N 和 PMOSFET 的载流子迁移率和亚阈值斜率。这种改善与界面态密度的降低有关。还在 HfO 2 沉积之前用 NH 3 或 NO 退火进行表面处理的样品上检查了 FG 退火的有效性。结果发现，FG 退火不会降低 PMOS 负偏置温度不稳定性特性。
SiC 和 Si 功率 MOSFET 中 BTI 的异同
摘要 — 偏置温度不稳定性 (BTI) 不仅在 4H 碳化硅 (4H-SiC) 功率 MOSFET 中是一个严重的可靠性问题，在 Si 技术中也是如此。尽管之前的研究表明，与 Si 相比，某些 SiC 器件的 BTI 漂移较大，但我们表明，通过改进器件工艺，现代 SiC 中的 BTI 可能变得不那么重要。正如将要展示的，NBTI 甚至可以降低到与 Si 功率 MOSFET 类似的漂移水平。此外，我们证明 SiC 和 Si 器件中的 BTI 具有许多共同的特征，例如可比的时间和电压变化。因此，SiC MOSFET 中的 BTI 可以用相同的经验和简单物理模型来描述，因此与基于 Si 的器件一样可预测。此外，这表明 SiC 和 Si 功率 MOSFET 中的 BTI 是由相同的物理退化原因引起的。
BTI 老化现象对模拟放大器影响的研究
摘要 CMOS 技术的扩展允许设计更复杂的系统，但同时也带来了一些可靠性问题。特别是，大幅扩展的微电子技术受到偏置温度不稳定性 (BTI) 老化现象的影响，这种现象导致晶体管阈值电压的绝对值随老化时间增加，从而降低微电子电路的可靠性。在本文中，我们估计了 BTI 对开环配置的运算放大器 (OPAMP) 以及基于 OPAMP 的三个卓越模拟放大器的性能下降。结果表明，BTI 会严重影响所研究电路的性能，并且这种性能下降会随着工作温度的升高而恶化。我们还简要介绍了一种可能的低成本监控方案，用于检测由 BTI 引起的 OPAMP 性能下降。我们的监控器的有效性已通过布局前电气模拟得到验证，结果表明它可以可靠地用于评估 OPAMP 的老化性能下降。
描述由组合标准单元和处理器逻辑路径制成的 1.2V 65nm CMOS 振荡器中的 BTI 和 HCD
摘要 — 偏置温度不稳定性 (BTI) 和热载流子退化 (HCD) 是主要的老化机制，经常通过晶体管测量或基于反相器 (INV) 的环形振荡器 (RO) 测量进行研究。然而，大规模数字电路通常用标准单元（如逻辑门）制造。在可靠性模拟流程中（例如，基于 SPICE 的标准单元特性与退化晶体管）必须对标准单元做出许多假设（例如负载电容、信号斜率、老化模型的不确定性等），并且可能导致较高的模拟不确定性。在这项工作中，我们建议用硅中的标准单元振荡器测量来验证这种标准单元特性。为此，我们提出以下新颖的贡献：1）首次基于从处理器中提取的逻辑路径对异构振荡器（一个 RO 中的多种不同单元类型）进行 BTI 和 HCD 测量。 2） 第一项工作探索了 BTI 和 HCD 对包含组合标准单元的振荡器的影响，即包含多个逻辑门的单个单元（例如与-或-反相器 (AOI) 单元和或-与-反相器 (OAI)）和执行复杂操作（例如全加器）的单元。
使用不同的SIC晶体管技术
摘要：在这种情况下，所有电子设备都暴露于老化的机制和可变性问题，可能会影响电路的性能和稳定运行。要描述电路模拟设备的行为，需要捕获设备降解的物理模型。通常基于封闭形式数学表达式的紧凑模型通常用于电路分析，但是，这种模型通常不是很准确。在这项工作中，我们使用物理可靠性模型，并将其应用于伪CMOS逻辑逆变器电路的老化模拟。采用的模型可通过我们的可靠性模拟器构成获得，并经过校准，以评估偏置温度不稳定性（BTI）降解现象对逆变器电路的性能由商业SIC Power MOSFET制成的性能。使用香料模拟，我们提取逆变器电路的传播延迟时间，并考虑到在DC和AC工作条件下的压力时间的晶体管阈值电压漂移。为了达到评估的最高准确性，我们还考虑在AC信号的低偏置阶段回收设备的恢复，这在现有方法中通常被忽略。基于传播延迟时间分布，在本工作中也讨论了合适的物理缺陷模型精确分析电路操作的重要性。
了解 IEC 623801 的功能安全 FIT 基本故障率估计
• 早期故障（也称为早期失效）：其特点是初始故障率相对较高，但随后会迅速降低。可以通过执行加速寿命测试（如老化或 I DDQ 测试）进一步减少早期故障，这些测试是德州仪器 (TI) 工厂出厂测试的一部分。早期故障主要是由未有效筛选的制造缺陷引起的。缺陷总是会发生。开发和持续改进有效的筛选是一项要求。• 正常寿命故障：这是浴缸曲线的区域，其中故障率相对较低且恒定。BFR 估算解决了半导体元件生命周期的这一部分。此故障率以故障时间 (FIT) 为单位进行量化 - 这是产品运行十亿 (10 9 ) 个累计小时内可能发生的故障数量的估计值。• 固有磨损：这是产品生命周期中固有磨损占主导地位且故障呈指数增加的时期。产品使用寿命的结束被指定为磨损开始的时间。这些类型的故障是由众所周知的因素引起的，例如通道热载流子效应、电迁移、时间相关的电介质击穿和负偏置温度不稳定性。ISO 26262 和 IEC 61508 等功能安全标准不支持基于非常量故障率计算随机硬件指标。因此，在产品的整个生命周期内，使用一个恒定的（但悲观的）近似值来估计 BFR。系统集成商必须应对正常使用寿命期间的随机硬件故障以及磨损的开始。在这种情况下，系统集成商必须依靠安全机制，它提供了一定的