Degradation analoger CMOS-Schaltungen durch heisse Ladungsträger:
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1995
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INHALTSVERZEICHNIS
1.
EINLEITUNG
-
-
.
.
1
2.
DER
MOS-TRANSISTOR
-
_
_
.
_
3
2.1
EINFUEHRUNG
.
3
2.2
AUFBAU
DES
MOS-TRANSISTORS
.
4
2.3
LDD-STRUKTUR
.
5
2.4
EIN
EINFACHES
DRAINSTROMMODELL
.
6
2.4.1
HERLEITUNG
DER
DRAINSTROMCHARAKTERISTIK.
.
6
2.4.2
TRANSISTOR-KLEINSIGNALPARAMETER
.
10
2.5
PSEUDO
2D-MODELL
.
11
2.5.1
VERRINGERUNG
DER
BEWEGLICHKEIT
BEI
MODERNEN
TRANSISTOREN
.
12
2.5.2
SAETTIGUNG
DER
LADUNGSTRAEGERGESCHWINDIGKEIT
.
13
2.5.3
DRAINSTROMMODELLIERUNG
IM
LINEAREN
BEREICH
.
13
2.5.4
DRAINSTROMMODELLIERUNG
IM
SAETTIGUNGSBEREICH.
.
14
2.5.5
ZUSAMMENFASSUNG
UND
ANWENDUNG
DES
MODELLS
AUF
TRANSISTOREN
IN
ANALOGEN
.
17
CMOS-SCHALTUNGEN
3.
EINFUEHRUNG
IN
DIE
DEGRADATION
VON
P-MOS-TRANSISTOREN.
_
_
_
21
3.1
DEGRADATIONSMECHANISMUS
.
21
3.2
LOGARITHMISCHE
ZEITABHAENGIGKEIT
DER
DEGRADATION
.
23
3.3
ANWENDUNG
DES
DEGRADAUONSMODELLS
AUF
DEN
DRAINSTROM
IM
LINEAREN
BEREICH
.
26
3.4
AUSHEILPROZESSE
.
28
3.5
METHODE
ZUR
LEBENSDAUEREXTRAPOLATION
.
31
3.6
ALTERNATIVE
ANSAETZE
UND
MODELLE
.
33
4.
EINFUEHRUNG
IN
DIE
DEGRADATION
VON
N-MOS-TRANSISTOREN.
_
_
_
.
_
.
35
4.1
UEBERBLICK
.
35
4.2
DEGRADATIONSMECHANISMEN
.
35
4.2.1
ELEKTRONENINJEKTION
INS
GATEOXID
.
35
4.2.2
LOECHERINJEKTION
INS
GATEOXID
.
39
4.3
ARBEITSPUNKTABHAENGIGKEIT
UND
BEDEUTUNG
DER
VERSCHIEDENEN
DEGRADATIONSMECHANISMEN
.
41
4.4
METHODE
ZUR
LEBENSDAUEREXTRAPOLATION
.
44
4.5
DEGRADATION
VON
LDD-N-MOS-TRANSISTOREN
.
45
5.
DEGRADATION VON
SCHALTUNGSEIGENSCHAFTEN
_
_
49
5.1
DEGRADATION
DIGITALER
CMOS-SCHALTUNGEN
.
50
5.1.1
TRANSISTORARBEITSPUNKT
IN
DIGITALANWENDUNGEN
.
50
5.1.2
WESENTLICHE
TRANSISTORPARAMETER
IN
DIGITALANWENDUNGEN
.
53
5.2
DEGRADATION
ANALOGER
CMOS-SCHALTUNGEN
.
53
5.2.1
TRANSISTORARBEITSPUNKT
IN
ANALOGANWENDUNGEN
.
54
5.2.2
WESENTLICHE
TRANSISTORPARAMETER
IN
ANALOGANWENDUNGEN
.
54
5.2.3
BEISPIEL
ZUR
DEGRADAUON
ANALOGER
CMOS-SCHALTUNGEN
.
56
6.
CHARAKTERISIERUNG
UND
MESSTECHNIK
_
_
.YY.YYYY.~YY.YY.YY.YY.YY._.
61
6.1
CHARAKTERISIERUNG
VON
EINZELTRANSISTOREN
.
61
6.1.1
LINEARE
KENNLINIE
.
61
6.1.2
SUBSTRATSTIOM
.
62
6.1.3
AUSGANGSKENNLINIENFELD
UND
DIFFERENTIELLER
AUSGANGSLEITWERT
GSSG
.
63
6.1.4
STEILHEIT
UND
SCHWELLENSPANNUNG
IM
SAETTIGUNGSBEREICH
.
65
6.1.5
GATESTROM
.
66
6.1.6
CHARAKTERISIERUNG
IN
VORWAERTS
UND
IN
RUECKWAERTSRICHTUNG
.
66
6.1.7
WEITERE
CHARAKTERISIERUNGSVERFAHREN.
.
67
6.2
CHARAKTERISIERUNG
KASKADIERTER
STROMQUELLENSCHALTUNGEN
.
68
7.
MESSERGEBNISSE
AUS
UNTERSUCHUNGEN
AN
P-MOS-TRANSISTOREN
.
------
.
--------
69
7
1
UEBERSICHT
.
69
7.2
DISKUSSION
EINES
TYPISCHEN
BELASTUNGSEXPERIMENTES
AN
EINEM
2
PM
P-MOS-TRANSISTOR
.
70
7.3
KANALLAENGENABHAENGIGKEIT
DER
DEGRADATION
DER
UNTERSUCHTEN
PARAMETER
.
TI
1A
ABWEICHUNGEN
IM
DEGRADATIONSVERHALTEN
KURZER
TRANSISTOREN
.
82
7.5
BEISPIEL
ZUR
LEBENSDAUEREXTRAPOLATION
.
86
7.6
VERGLEICH
HEUTIGER
UND
AELTERER
PROZESSE
.
90
7.7
ZUSAMMENFASSUNG
.
91
8.
MODELLIERUNG
DER
DEGRADATION
ANALOGSCHALTUNGSRELEVANTER
PARAMETER
VON
----
.
--------
.
93
P-MOS-TRANSISTOREN
8.1
LADUNGSAUFBAU
IM
OXID
IN
ABHAENGIGKEIT
VON
DER
KANALLAENGE
.
93
8.2
AUSWIRKUNG
DER
IM
OXID
EINGEFANGENEN
LADUNG
AUF
DEN
TRANSISTORBETNEB
IN
SAETTIGUNG
.
98
8.2.1
FALLUNTERSCHEIDUNG
BEI
BETRIEB
DES
TRANSISTORS
IN
SAETTIGUNG
.
98
8.2.2
ZUR
HAEUFIGKEIT
DES
EINTRETENS
BEIDER
FAELLE
.
99
8.2.3
DEGRADATION
IM
FALL
L
MT
L
DAMI
,
E
,
(FALL
I)
.
100
8.2.4
DEGRADATION
IM
FALL
L
SAT
L^,^
(FALL
II)
.
109
8.3
ZUR
DEGRADATION
DER
SCHWELLENSPANNUNG
.
110
8.4
URSACHE
FUER
DAS
ABWEICHENDE
DEGRADATIONSVERHALTEN
VON
TRANSISTOREN
MIT
MINIMALER
.
111
KANALLAENGE
9.
ANSATZ
ZUR
MODELLIERUNG
DER
DEGRADATION
ANALOGSCHALTUNGSRELEVANTER
PARAMETER
VON
.
_
113
N-MOS-TRANSISTOREN
9.1
UEBERSICHT
.
113
9.2
LOKALISIERUNG
DER
SCHAEDIGUNG
.
113
9.3
DEGRADATION
DES
INNEREN
TRANSISTORS
DURCH
GENERATION
VON
GRENZFLAECHENZUSTAENDEN
.
115
9.4
DEGRADATION
DES
INNEREN
TRANSISTORS
DURCH
INJEKTION
VON
LOECHERN
.
116
9.5
DEGRADATION
DES
INNEREN
TRANSISTORS
DURCH
EINFANG
VON
ELEKTRONEN
.
118
9.6
EINFLUSS
DER
SUBSTRATSTROMDEGRADATION
.
120
9.7
DEGRADATION
DES
DRAINSEITIGEN
N"-GEBIETES
.
122
10.
MESSERGEBNISSE
AUS
UNTERSUCHUNGEN
AN
N-MOS-TRANSISTOREN
127
10.1
UEBERSICHT
.
127
10.2
DISKUSSION
EINES
BELASTUNGSXEPERIMENTES
MIT
STARKER
LOECHERINJEKTION
AN
EINEM
2
JUN
.
127
LDD-N-MOS-TRANSISTOR
10.3
KANALLAENGENABHAENGIGKEIT
DER
DEGRADATION
VON
LDD-N-MOS-TRANSISTOREN
BEI
.
144
BELASTUNGSEXPERIMENTEN
MIT
STARKER
LOECHERINJEKTION
10.4
DISKUSSION
EINES
BELASTUNGSXEPERIMENTES
MIT
STARKER
ELEKTRONENINJEKTION
AN
EINEM
2
PM
.
155
LDD-N-MOS-TRANSISTOR
10.5
KANALLAENGENABHAENGIGKEIT
DER
DEGRADATION
VON
LDD-N-MOS-TRANSISTOREN
BEI
.
166
BELASTUNGSEXPERIMENTEN
MIT
STARKER
ELEKTRONENINJEKTION
10.6
ZUSAMMENFASS
UNG
.
176
10.6.1
ALLGEMEINE
ZUSAMMENFASSUNG
.
176
10.6.2
ENTWICKLUNG
EINES
FUER
DIE
INGENIEURPRAXIS
GEEIGNETEN
ANSATZES
ZUR
BEWERTUNG
.
176
DER
DEGRADATION
ANALOGSCHALTUNGSRELEVANTER
PARAMETER
IN
N-MOS-TRANSISTOREN
11.
DEGRADATION
VON
STROMSPIEGEL
UND
STROMQUELLENSCHALTUNGEN.
----------
.
179
11.1
UEBERSICHT
.
179
11.2
EINFACHE
STROMSPIEGEL
.
179
11.3
UNTERSUCHTE
TESTSTRUKTUR
.
181
11.3.1
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
.
181
11.3.2
CHARAKTERISIERUNG
UND
BELASTUNG
DER
TESTSTRUKTUR
.
188
11.4
MESSUNGEN
AN
P-KANAL-STRUKTUREN
.
188
11.5
MESSUNGEN
AN
N-KANAL-STRUKTUREN
.
196
11.6
MODELLBILDUNG
.
197
11.6.1
MODELLIERUNG
DER
STROMDEGRADATION
.
197
11.6.2
ANWENDUNG
DES
MODELLS
FUER
DIE
STROMDEGRADATION
.
199
11.6.3
MODELLIERUNG
DER
DEGRADATION
DES
AUSGANGSWIDERSTANDES
.
200
11.6.4
ANWENDUNG
DES
MODELLS
FUER
DIE
DEGRADATION
DES
AUSGANGS
WIDERSTANDES.
202
11.7
UEBERTRAGBARKEIT
DES
MODELLS
AUF
ANDERE
KASKADIERTE
STROMSPIEGELSCHALTUNGEN
.
203
11.7.1
CASCODE-STROMSPIEGEL
.
203
11.7.2
VERBESSERTER
WILSON-MOS-STROMSPIEGEL
.
207
11.7.3
MOS-STROMSPIEGEL
MIT
UNTERLEGTEM
REGLER
.
209
12.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK.
_
.
_
.
_
.
211
ANHANG
A
VERIFIKATION
GRUNDLEGENDER
ANNAHMEN
FUER
DAS
P-MOS-DEGRADATIONSMODELL
.
215
A.
1
ZUR
GENERATION
NEUER
OXIDEINFANGSTELLEN
DURCH
BELASTUNG
.
215
A.2
ZUR
ANNAHME
EINES
EXPONENTIELLEN
ABFALLS
DER
OXIDINJEKTIONSSTROMDICHTE
MIT
DER
.
216
ENTFERNUNG
ZUM
DRAIN
B
TECHNOLOGISCHE
TRANSISTORKENNGROESSEN
.219
C
KONKRETER
MESSAUFBAU
UND
ABLAUF
DES
MESSPROGRAMMS
BEI
EINZELTRANSISTOR
221
BELASTUNGSEXPERIMENTEN
D
BEISPIELHAFTER
AUFBAU
EINES
FOLDED-CASCODE-OPERATIONSVERSTAERKERS
227
IN
CMOS-TECHNOLOGIE
VERZEICHNIS
DER
VERWENDETEN
FORMELZEICHEN
UND
ABKUERZUNGEN.
-
229
LITERATURVERZEICHNIS.
-
-
.
-
-
-
-
-
.
-
-
-
.
-
.
-
-
-.-.
-
.-.-.
-
-
-
-
-
-
239
LEBENSLAUF
-
-
-
-
-
-
-
-
YYYYYY
-
-
YYYY
-
249
DANK
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
251 |
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