Zależny od czasu rozpad tlenku bramki
Zależne od czasu przebicie tlenku bramki (lub zależne od czasu przebicie dielektryczne , TDDB ) to rodzaj starzenia się tranzystora , mechanizm awarii w tranzystorach MOSFET , gdy tlenek bramki ulega zniszczeniu w wyniku długotrwałego stosowania stosunkowo niskiego pola elektrycznego (jak np. w przeciwieństwie do natychmiastowego przebicia, które jest spowodowane silnym polem elektrycznym). Awaria jest spowodowana utworzeniem ścieżki przewodzącej przez tlenek bramki do podłoża w wyniku tunelowania elektronów prądu, gdy tranzystory MOSFET działają blisko lub powyżej ich określonych napięć roboczych.
modele
Generowanie defektów w dielektryku jest procesem stochastycznym . Istnieją dwa tryby rozpadu, wewnętrzny i zewnętrzny. Awaria wewnętrzna jest spowodowana generowaniem defektów wywołanych napięciem elektrycznym. Awaria zewnętrzna jest spowodowana defektami wywołanymi przez proces produkcyjny. W przypadku układów scalonych czas do przebicia zależy od grubości dielektryka (tlenku bramki), a także od rodzaju materiału, który jest zależny od węzła procesu produkcyjnego . Produkty starszej generacji o grubości tlenku bramki > 4nm bazują na SiO2, a zaawansowane węzły procesowe o grubości tlenku bramki < 4nm bazują na high-k materiały dielektryczne. Istnieją różne modele rozpadu, a grubość tlenku bramki określa ważność modelu. Model E, model 1/E i prawa potęgowego to powszechne modele opisujące zachowanie awarii.
Typy awarii komponentów układów scalonych (IC) są zgodne z klasyczną krzywą wanny . Występuje śmiertelność niemowląt, która zmniejsza wskaźnik awaryjności, zwykle z powodu wad produkcyjnych. Niski stały wskaźnik awaryjności, który ma charakter losowy. Awarie zużywające się to coraz częstsze awarie spowodowane starzejącymi się mechanizmami degradacji półprzewodników. TDDB jest jednym z wewnętrznych mechanizmów uszkodzeń spowodowanych zużyciem. Wydajność komponentów układu scalonego można ocenić pod kątem mechanizmów zużywania się półprzewodników, w tym TDDB, dla dowolnych warunków pracy. Wspomniane powyżej modele awarii można wykorzystać do przewidywania czasu awarii elementu z powodu zależnego od czasu przebicia dielektryka (TDDB).
Metoda badania
Najczęściej stosowanym testem do badania zachowania TDDB jest „stały stres”. Stałe testy obciążeniowe mogą być stosowane w postaci stałego obciążenia napięciowego (CVS) lub stałego obciążenia prądowego. W pierwszym przypadku do bramki przykładane jest napięcie (które jest często niższe niż napięcie przebicia tlenku), podczas gdy monitorowany jest jej prąd upływu. Czas potrzebny do rozpadu tlenku pod tym stałym przyłożonym napięciem nazywany jest czasem do uszkodzenia. Test jest następnie powtarzany kilka razy, aby uzyskać rozkład czasu do awarii. Rozkłady te są wykorzystywane do tworzenia wykresów niezawodności i przewidywania zachowania TDDB tlenku przy innych napięciach.