探索可靠性之谜：深入解析TDDB失效机理与模型
在现代半导体器件中，可靠性是至关重要的。TDDB，即时间相关的电击穿（Time Dependent Breakdown），是影响MOS器件稳定性的关键因素，它分为瞬时击穿和经时击穿两大类。
首先，瞬时击穿如同闪电一击，当电场强度超越介质材料的临界值时，电子流过，导致介质破裂。而在实际的栅氧化层中，薄层区域的缺陷，如空洞、杂质或纤维丝，会加剧电场，引发非本征击穿，这是由局部的缺陷引发的介质漏电或击穿现象。
而经时击穿TDDB则更为微妙，即使电场强度低于本征击穿值，长时间的累积效应也会导致击穿。在电应力过程中，氧化层缺陷逐渐积累，形成陷阱，随着时间的推移，这些陷阱可能导致击穿发生。
关于TDDB的失效模型，我们有三种主要的解释：
在确保器件可靠性的测试方面，经时效应测试是关键步骤，通过恒定电压法（CVS）等手段，测量漏电流变化，筛选出高质量的器件。测试过程包括芯片筛选、设定初始条件、监控漏电流、记录失效时间和中位寿命提取等环节。
最后，改善措施着重于优化工艺过程，如精确控制氧化、退火、清洗等步骤，以提高栅氧化层的质量。例如，采用二步或三步氧化法，使用CVD生长掺氮氧化硅可以显著提升栅氧的可靠性。
总的来说，理解并优化TDDB现象对于保证半导体器件的稳定性和寿命至关重要，只有通过精细的理论分析和实践测试，才能确保这些精密器件的高效运行。