+ All Categories
Home > Documents > (Prediction of Gate Oxide Breakdown under Constant Current...

(Prediction of Gate Oxide Breakdown under Constant Current...

Date post: 01-Aug-2020
Category:
Upload: others
View: 3 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
8
1 Ë ¤üù º®¹º Ï ¡- ÔÌ ® ê - · Ç × ¹ ¯º ¹ø ä Á Õ â Ê þ 9 6 3 3A- 7- 1 8 (Pr edi ct i on of Gat e Oxi de B r eak down under Const ant Cur r ent St r esses) ÷ Á Õ * , , ° Ó ò * * , Å ° É * , Ñ ¥ μ * Ñ Å ï * (Tae- Sik Chew g , Woo-Young Choi, Sang-Don Lee, Ja- - £g Yoon , Jae-Young mm, a d Bore -Ryul U rn) Ë Î ´ * ä à » í ®º ¤ ü ù º ®¹ º Î ¡ á û ë Ò ö Ö ÔÌ ® ê - · Ç × ¹ ¡ ë Ñ ë è û ð ¨ » ¦ ÃÑÙ. Ì ð¨º ê - · Ç × Ï Ã£ú Î ¡ È ¤ ü ù Ðμ Al- lÇ ü è ¦ ÷¢û¸Î ¬ ü ö ¸ ç , °¯ ¿ ê - · â Æü ±Ç ³ ä » çëÏ© ê-· × ¹ Ç ë è û ö ó » ÷ ÔÏ í ÖÙ. » í ®¡ - ¦ ÃÈ ð ¨ ï Ì ë ÷© ÓÇÇ ¤ ü ù º ®¹ º ¹¤¡- ÓÇÇ é û » ®Â ê - · Ç TDDB ¯ º » ¹ ø Ò ö ÖÙ. A b s t r a c t A breakdown model of gate oxides under constant current stresses is proÄ sd . T his model dir-g uy relates the oxide lifetime to the sVess current density. and includes statistical nature of oxide breakdown using the concept of ±ega d- oxide thinning¶ It is shown mat this md el cm reliably predict the T DDB character½stics for m y current stress levels a d oxide areas. (time- de@ndent d el- M C breakdown) ¯ º » ò ¡ Ò ö Ö ë è û ð ¨ H l Ì ¦ Ã È Ù Ö¸ ª, ¤ üù º ®¹ º ¦ Îâ ¹ ê- · Ç TDDB ¯ º » ò ¡ Ò æì , Ù ½ ú °º Ì ¡ à ò » ö Ö Ù . ï , ¤ ü ù º ®¹ º ¦ Ρ Ï© ò¡Ñ ê-·Ç ×¹ ã (time- - - breakdow n;tm )¡ Î¡È ¤üù¦ ö Ô¸ Î á ê - · Ç Å Úº ¯ º» ò ¡ Ò ö ÖÂ ß ä Ñ ´μ ß Ïª Î ×¹ üÏ ¢ charge- - -breakdown) » £ Ü÷ ò» ö Ö Ù . [2] Ç Ñ , Æ÷ ¤ ® Ñ ø Î º àôöö ÊÒ¸ ª , ¤ ü ù º ®¹ º Î Î Í ò¡È ê - · Ç TDDB ¯ º º ¤üÐ º ®¹ º Ç æì ¡ ñØ Ûº Ý÷¦ ®Â Ð÷¦ ¸ Ì ÇÎ ¸Ù »®ÏÔ ê - · Ç â ¹ ¯º» Ø ® Ò ö Ö Ù . [2] Ì ¯Ñ óëû Î å¡ ¡μ Ò¸ Ïí ¤üù º ®¹ º Ρá ûë É ö Ö Â ¯ Â Ñ × ¹ 𨺠Æ÷ î ö ¦ Ã Ç ö ø Ï ´¸ ç Üö Çè¡ Ç Ø ê - · Ç × Ï Ã £ Ç Î × ªú º ®¹ º ¤üù Ðμ Ç ª ö Ç Î × ª çÌ - Ð ~ . ® a ¤c ¤ - ÔÌ ® ê - · Ç ÅÚº (reUability) ¯ º º ê- · Ç Î ²¡ ¨ Ò¤ ûó MOS ý û ¸ Î Ç ýêº (yield) × ÅÚº » á¤Ï Â Ö È ä Ò ¡ Çí ÖÙ. û ó - , ¿ Û ¶ ÇÏ ¡ - ê- · Ç ö í Ã Õ lifeUme) » ¹ ø Ò ö Ö Â Å Ú º ÖÂ ð ¨ Ì ä ¸ Çí ÖÙ. Ó¸ ÆÏ ó Ì ¯ Ñ ð ¤º ê-·Ç ×¹ öÌÌ ¸ Ìí Ö ëèû ¯º» ÷ù í Öî ß ÑÙ. Ì ¦ § Ø ¤ ü Ð º ®¹ º ¦ Î ¡ Ï © ê - · Ç TDDB . áê ¬ . Å ¦ Þøè - - ï ¢ ú â ô Þ ü ¼ø (MicrM ecum ics Lab., Dept. of Ela - Eng., Yortsei Univ.) *¤ á ß ¬ . L G â ô Þ (Ù ) (LG So nicon Co., Ltd ) Èô í Ô 1$ ´ 2Å 14í , ö ¤ Ï á Ï :19%¨ Å31í ( 1 )
Transcript
Page 1: (Prediction of Gate Oxide Breakdown under Constant Current …tera.yonsei.ac.kr/publication/pdf/Jour_1996_tscheung... · 2012-06-27 · 1 Ë ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ Ô Ì ® ê

1 Ë ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ ­ Ô Ì ® ê ­ · Ç × ¹ ¯ º ¹ ø ä Á Õ â

Ê þ 9 63 3A - 7 - 1 8

(Pr edict ion of Gat e Oxide Breakdown under

Const ant Cur r ent St r esses)

÷ Á Õ * , , ° Ó ò * * , Å ° É * , Ñ ¥ µ *Ñ Å ï *

(Tae- Sik Chew g , Woo-You ng Ch oi , Sang- Don Lee, J a- - £g Yoon ,J ae-Young m m , a d Bore - Ryu l U rn)

Ë Î ´ *

ä à

» í ® º ¤ ü ù º ® ¹ º Î ¡ à ¡ û ë Ò ö Ö Â Ô Ì ® ê ­ · Ç × ¹ ¡ ë Ñ ë è û ð ¨ » ¦ Ã Ñ Ù .Ì ð ¨ º ê ­ · Ç × Ï Ã £ ú Î ¡ È ¤ ü ù Ð µ Al- l Ç ü è ¦ ÷ ¢ û ¸ Î ¬ ü ö ¸ ç , °¯ ¿ ê ­ · âÆü ±Ç ³ ä » ç ë Ï © ê ­ · × ¹ Ç ë è û ö ó » ÷ Ô Ï í Ö Ù . » í ® ¡ ­ ¦ Ã È ð ¨ ï Ì ë ÷ ©

ÓÇ Ç ¤ ü ù º ® ¹ º ¹ ¤ ¡ ­ Ó Ç Ç é û » ® Â ê ­ · Ç T DDB ¯ º » ¹ ø Ò ö Ö Ù .

A b s t r a c t

A breakdown model of gate oxides under constant current stresses is proÄ sd . T his modeldir-g uy relates the ox ide lifetime to the sVess cur rent density . and includes statist ical nature of

ox ide breakdown using the concept of ±eg a d- oxi de thinning¶ It is show n mat thi s md el cm

reliably predict the T DDB character½stics for m y cur rent stress levels a d oxide areas.

(t im e- de@ ndent d el- M C breakdow n) ¯ º » ò

¡ Ò ö Ö Â ë è û ð ¨ H l Ì ¦ Ã È Ù Ö ¸ ª , ¤

ü ù º ® ¹ º ¦ Î â ¹ ê ­ · Ç T DDB ¯ º » ò

¡ Ò æì , Ù ½ ú ° º Ì ¡ Ã ò » ö Ö Ù . ï , ¤ ü

ù º ® ¹ º ¦ Î ¡ Ï © ò ¡ Ñ ê ­ · Ç × ¹ Ã £

(t im e- - - breakdow n;tm )¡ Î ¡ È ¤ ü ù ¦ ö Ô ¸

Î á ê ­ · Ç Å Ú º ¯ º » ò ¡ Ò ö Ö Â ß ä Ñ

´ µ ß Ï ª Î × ¹ ü Ï ¢ charge- - - breakdow n)

» £ Ü ÷ ò » ö Ö Ù . [2] Ç Ñ , Æ÷ ¤ ® Ñ ø Î º

à ô ö ö Ê Ò ¸ ª , ¤ ü ù º ® ¹ º Î Î Í ò ¡ È ê

­ · Ç T DD B ¯ º º ¤ ü Ð º ® ¹ º Ç æì ¡ ñ Ø

Û º Ý ÷ ¦ ® Â Ð ÷ ¦ ¸ Ì ÇÎ ¸ Ù » ® Ï Ô ê­ · Ç â ¹ ¯ º » Ø ® Ò ö Ö Ù . [2] Ì ¯ Ñ ó ë û

Î å ¡ ¡ µ Ò ¸ Ï í ¤ ü ù º ® ¹ º Î ¡ Ã ¡ û ë

É ö Ö Â ¯ Â Ñ × ¹ ð ¨ º Æ÷ î ö ¦ Ã Ç ö ø

Ï ´ ¸ ç Ü ö Ç è ¡ Ç Ø ê ­ · Ç × Ï Ã £ Ç Î

× ª ú º ® ¹ º ¤ ü ù Ð µ Ç ª ö Ç Î × ª ç Ì

­ Ð

~

.

®a¤c ¤--

Ô Ì ® ê ­ · Ç Å Ú º (reUabilit y ) ¯ º º ê ­ ·

Ç Î ² ¡ ¨ Ò ¤ û ó M OS ý û ¸ Î Ç ý ê º

(y ield ) × Å Ú º » á ¤ Ï Â Ö È ä Ò ¡ Ç í Ö Ù .

û ó ­ , ¿ Û ¶ Ç Ï ¡ ­ ê ­ · Ç ö í Ã Õ lifeUme)

» ¹ ø Ò ö Ö Â Å Ú º Ö Â ð ¨ Ì ä ¸ Ç í Ö Ù .

Ó ¸ ÆÏ ó Ì ¯ Ñ ð ¤ º ê ­ · Ç × ¹ ö Ì Ì ¸

Ì í Ö Â ë è û ¯ º » ÷ ù í Ö î ß Ñ Ù . Ì ¦

§ Ø ¤ ü Ð º ® ¹ º ¦ Î ¡ Ï © ê ­ · Ç T DDB

. á ê ¬ . Å ¦ Þ ø è ­ ­ ï ¢ ú â ô Þ ü ¼ø

(M icrM ecum ics Lab., Dept. of Ela - Eng.,

Yortsei Univ.)*¤ á ß ¬ . L G â ô Þ (Ù )

(LG So nicon Co., L td )

È ô í Ô 1$ ´ 2Å 14 í , ö ¤ Ï á Ï :19% ¨ Å31 í

( 1 3· )

Page 2: (Prediction of Gate Oxide Breakdown under Constant Current …tera.yonsei.ac.kr/publication/pdf/Jour_1996_tscheung... · 2012-06-27 · 1 Ë ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ Ô Ì ® ê

1[û ´ 7Å ­ ­ ï Ê å æþ ¼ ¯ $ Ì A¼ ¯ 7 ² 1 8

ç , ¦ Û È ¿ Ð Ã Í Ç é û º ¢ ¢ 12 , 1M , 42M

p m 2Ì í Ô Ì ® ê ­ · Ç Î ² Â 1H1m00 4A Ì ú Ùà.

Ç ± ü ü è ¡ ü û Ç ú » Ó Ì Ù . {3]

» í ®Ç ñ û º ¤ ü ù º ® ¹ º Î ¡ à ¡ û ë Ò

ö Ö Â ë è û Î × ¹ ð ¨ » ¦ Ã Ï Â Í Ì Ù . Õ ú ,

ê ­ · Ç × ¹ Ã £ ú º ® ¹ º ¤ ü ù Ð µ ç Ì Ç

ü è ¦ Ù ç û ¸ Î ¯ µ Ï í Ì ¦ ë ý ê ­ · Ç ø ö

× ¹ ´ int r insic breakdow n)¡ Ç Ñ ö í Ã £ » ¹ ø

Ò ö Ö ½» ¸ Î Ù . Ç Ñ ê ­ · ¡ ¸ ç Ï Â © ¯ ¾

ù å á Ô U ef a t )é ¡ Ç Ø ª ¸ ª Â ê ­ · × ¹ ¯º Ç ë è û ö ó » í Á Ï â § Ø °¯ ¿ ê ­ · Î Æ

ü K Hed i ve ox ide thinning )±Ç ³ ä {4] ú © û á

Ô Ð µ (cum ulat ive defect densit y )¦ ð î ¡ ÷ Ô

Ã × Ù . » í ® ¡ ­ ¦ Ã Ñ ð ¨ » ç ë Ï © ¤ ü ù

º ® ¹ º Ç © â ¡ û ¥ T D DB ¯ º Ç ¯ ­ × ê ­

· Ç é û ¡ û ¥ T D DB ¯ º Ç ¯ ­ ¦ ¹ ø Ï í Ì

¦ Ç è á ú Í ñ ³ À ð ¨ Ç ¸ ç º » Ë õ Ï ô }

Ñ Ù .

2. ø ¤ æý

¤ ü ù º ® ¹ º õ º ® ¹ º ¿ È ê ­ · ¡ Ï ¤ Ñ

ü ù ¦ ¡ Ï Â Í » Ç Ì Ñ Ù . ê ­ · ¡ ü â û Î º ®

¹ º ¡ Î ¡ Ç é ê ­ · » ¡ ü ÷ ´ charg e)¡ ÷ ¹

(m p)Ç Ç Î Ï ¤ Ñ ü ù ¦ ¯ ö Ï â § Ø ­ Â × ³ 2

Í ° Ì Ô Ì ® ü Ð » û ý Ï Ô ¸ ó Ø Ù Ê ä 2 } Ö

Ù . » ¬ ¸ ¡ ­ Â Hew let t Pack ard 4145B Semi -

conductor Pa - ne- r A nalyzer ¦ ç ë À ê ­ ·

¡ ¤ ü ù º ® ¹ º ¦ Î ¡ Ï é ­ Ô Ì ® ü Ï Ã ü û

Ï © ü ÔÌ Þ Ý ÷ ³ î ú § î ö Ç Ã £ » × ê ­

· Ç â ¹ Ã £ ¸ Î á ¤ Ï ´ Ô × ² 2). Ç Ñ , ø ¤ È

¥ Ì Í ¡ þ Ì Û » Ç ¯ ¤ µ ª Ì ® Â ö ª û ¯ º

» ÷ Ô Ï Â Í » æö Ï â § ÷ © Ï ª Ç ø ¤ ¶ Ç

¡ ë Ø 1O¡ ­ 2O³ Ç ù Ã Ò ö éé » þ Ì Û ü Ý ¡

É Ä Ó Ç Î Ã em Ç è Ï ´ Ù .

H Ò Ú ¦ Û × ø ¤ æý

1. Ò Ú ¦ Ûø ¤ ¡ ç ë È Ò Ú Â p - ü M OS ¿ Ð Ã Í

(cap o - r )Î ­ ñ ú × Ì 6 ~ 9 Qcm Ì í á ¤ æâ

Ì (1M ) Î p- ü þ Ì Û (w ak r )¦ ç ë Ï © ¥ Ø ¼

´ ø ¤ » Å £ Ú T w in - w ell CM 0 S ø ¤ ¡ Ç Ø

¦ Û Ç ú Ù . Ú ¼ Ñ ø » ¶ Ç º × ² 1¡ ª ¸ » ú ¸

p-W* (1· ), 6~ 92 cm

p well M : BFz, 9.Ox 10Ä cm% 60KeV

Well Dri ve-in

AcUve Region De 1ninon & HeÊ £ Ð Ú

× ² 2. ¤ ü ù º ® ¹ º Î ¡ Ã ÔÌ ® ü Ð Ç ¯

­R g . 2 . Ga- voltages under constant current

sUes -Gate OU* Gmw£ (110A :850É )

Polysi l icon Deposit- n

m . ø ö × ¹ ð ¨ drum s - breakdown

model)Gate Dem.

BPSG DeD£Sidon

ê ­ · Ç × ¹ Þ ¿ Ï ò (ma h¤ - m )º Æ÷ î ö® Ç Ï Ô à ô ö ö Ê Ò í Ü ö î ¡ ö â ¹ ð ¨ é {5

½- [7l Ì ¦ Ã Ç ú » Ó Ì Ù . Ì ß ê ­ · ¡ ÷ ¹ È ê

(hole)¡ Ç Ø × ¹ Ì Ï î ­ Ù Â Ì Ð Ì â å ¯ Â Ñ

Metal Dep Sidon & Alloy

× ² 1. Ò Ú ¦ Û» § Ñ ø ¤ å § µFig . 1. Flow cha t of device fabrication pta s s-

( 1% 1 )

Page 3: (Prediction of Gate Oxide Breakdown under Constant Current …tera.yonsei.ac.kr/publication/pdf/Jour_1996_tscheung... · 2012-06-27 · 1 Ë ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ Ô Ì ® ê

1 8 ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ ­ Ô Ì ® ê ­ · Ç × ¹ ¯ º ¹ ø ÷ Á Õ â

Í ¸ Î Ë Á ® Ö ¸ ç , ê ­ · Ç ö í Ã £ º ê Ç ¯

Ô È Ó è ª ¡ µ â º ¥ Ê ä Ñ Ã £ ¡ Ç Ø á ¤

È ð Â Í Ì Ç è » ë Ø à ô ³ Ù . [5] û ó ­ ¯ Ô È

ê Ç Ð µ ¦ OpÎ ¤ Ç Ï é , QPÂ Ä (1)ú ° Ì ð

¨ µ È Ù .

h (J / E¬ox ) ë 1/ E ox Î ª ¸ ½ Í Ì × ² 5¡ ­ ¸ ©

ø Ù . F - N Í Î µ ü ù Ä Ã ¯ ü Ï é

h l - i Ä - P - ( 4 )®¤ ax f ¤ ax

¡ Ç Ç Î v Ä (4)Î Î Í ld uf- - £x )ú v -F ox Ç ü è

¡ ± ü Ì í â ï â Ç ý ë ª Ì ó ö B Ó » Ë ö Ö

Ù . × ² 5Î Î Í Î ¡ È ü ù ª Ã F - N Í Î µ ü ù

Ó » Ë ö Ö í , F - N Í Î µ ü ù Ä Ç Ì ö B Â

320.8 M V/ cmÎ ò ¡ Ç ú Ù . Ì ª ú ¸ í ® ¡ ­ ¸í È H ª Î % M V/ cn1ü I9] ç ë Ï © 1+H / B ª

ï ¸ Ï é 12 % Ì Ç Ç Î Ä (3)¸ Î Î Í ¸ Ñ

1+H / B ª Ì Å Ú Ò ¸ Ñ ª Ó » Ë ö Ö Ù .

( 1 )QP q f - ¯

© â ­ f = A zra - - WEa  F - N (Fow ler - Nod -

hu m ) Í Î µ (numenng ) ü ù Ð µ Ì í ,

a x g ¡ Eq  {8l ê - ý º è ö ´hd e generat ion

cÄ fGcim t )Ì ç , A , B , × ® í è Â ¢ ¢ Ì ö Ì Ù .

F - N Í Î µ ü ù Ä ¡ ­ ü è F ox Ç ¯ ­ ¡ ü ù Ð

µ ¶ Ì ¡ Â µ â º ü è Ç ¦ ö × ¸ Ù Â ö ö é

õ © â § ® ¡ f x e Ç ´ @Î Ù ç Ã ³ ö Ö Ù . Ì

ü è ¦ Ä (1)¡ û ë Ï é1 *

Oxide area = 13 p mZ

L it- - ,.

~

¤ f µ 2 ¤l +ÄÄ f £ ¤f (2 )

¡ È Ù . û ó ­ , ê ­ · Ç × ¹ » Ï ¸ â Â ¯ ¤ Ñ ª

Ç ê ¯ Ô ® QP¦ à û Ï Â ¥ Ê ä Ñ Ã £ , ï tooÂ

Ä (3)ú ° Ì ê ­ · ¡ Î ¡ È ü ù Ç ª ö ¡ Ç ¸ Ñ

Ù .

~

mb© j é1/J (cm3/A) g r u -

-d at ---® ,s f¤ , .. . ,

l +©² Ä (}) . (3)Ä (3 )¸ Î Î Í ê ­ · Ç × ¹ Ã £ Ç Î × ª

Od e- D))ú ê ­ · ¡ Î ¡ È ¤ ü ù Ð µ Ç ª ö Ç Î

× ª ( ln (1Å )) ç Ì ¡ ± ü ü è ¡ ¸ ç Ô » Ë ö Ö

¸ ç , Ì ¯ Ñ ü è ¡ × ² 3¡ ª ¸ ª Ö Ù . × ² 3ºé û Ì 12 p m2Î ê ­ · » ®  p - ü M OS ¿ Ï Ã Í

¡ Ù ¸ ¡ ö Ç ¤ ü ù º ® ¹ º (7O, 100, X P , 9 P ,1²· mA / cm2)¦ Î 7º × ø ¤ È × ¹ Ã £ » º ®

¹ º ¤ ü ù Ð µ ¡ ë Ø ª ¸ ½ Í ¸ Î v Ä (3 )Ç ü

è ¡ Å ì ß ª ¸ ª í Ö ¸ ç , Ì § Ç â ï â

(1+H / B )Â 1.274Î ò ¡ Ç ú Ù . ò ¡ È ª Ç ¸ ç º

» Ë õ Ï â § Ñ Ç è Ì Ù ½ú ° Ì à Ø ³ Ù . é ûÌ 12 p m2Î ê ­ · » ® Â p- ü M Ots ¿ Ð Ã Í ¡

Ô Ì ® ü Ð » OV ¡ ­ Î Í O.1V £ Ý ¸ Î õ ¡ Ã ° é

­ ü ù ¦ ø ¤ Ï © ò º ê ­ · Ç ü Ð - ü ù ¯ º »

× ² 4¡ ª ¸ » ú Ù . ø ¤ È ü ù ¡ F - N Í Î µ ü

ù Ó» ® Î Ï â § Ø × ² 4Ç á ú ¦ Ù Ã

× ² 3 . × Ï Ã £ (tÄ )Ç Î × ª ú º ® ¹ º ¤ üù Ð µ (ï Ç ª ö Ç Î × ª ú Ç ü è

Fig . 3 . ln(tBD) vs. lguv -f ).

10 z p[ a = 12 p m2

10 4 p

10 6 k

Ò k³ 10 8 p

õ lt

104% ½

10 IH lO 4 8 12 16 20

Vox G9

× ² 4. ê ­ · Ç ü Ð- ü ù ¯ ºF ig . 4 . I - V characterist ics of ox ides.

( 1 M 2)

Page 4: (Prediction of Gate Oxide Breakdown under Constant Current …tera.yonsei.ac.kr/publication/pdf/Jour_1996_tscheung... · 2012-06-27 · 1 Ë ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ Ô Ì ® ê

1 $1[ä ´ 7Å ­ ­ ï ø å æþ ¼ ¯ 3 # A¹ ¯ 7 ¦

ÔÌ ¬ ö Ï × ê ­ · Ç × ¹ Ã £ º ª Æö Ô È Ù .

û ó ­ , ¿ Ï Ñ © â Ç ¤ ü ù º ® ¹ º ¦ Î ¡ Ï õ ó

µ ê ­ · » ¡ ¸ ç Ï Â á Ô é Ç ¤ µ Â Ò Ú ¶ Ù

Ù £ Ç Î × ¹ Ã £ Ì Þ ó ö Ô È Ù . ï , Ç ¦ ê ­ ·

Ç × ¹ º ê ­ · » ¡ ¸ ç Ï Â á Ô é Ç Ð ÷ ¡ û

ó ë è û Î Ð » ª ¸ » Ô Ç ç , Ì ¯ Ñ ê ­ · Ç

ë è û × ¹ ¯ ¤ » ³ í Ï â § Ø­ Â á Ô é Ç ® ü

û Ð ÷ ¦ í Á Ï Â ë è û Î ð ¨ Ì Ê ä Ï Ù .

1. ¯ ¿ ê ­ · â Æü » Ì ë Ñ ð ¨ (EHa Uve

ox ide thi nning ( Z TOX ) model )

ê ­ · » ¡ · ç Ï Â © ¯ ¡ ö Ç á Ô é º á ¹

ê ­ · Ç × ¹ Ã £ » Ù Ì Â Û ë » Ï Ç Î , × ¹ Ã

£ Ç Ü à Ì ®Â ü ¡ ¡ ­ ¸ é , á Ô Ç ¤ µ ¦ ê ­ ·

Ç Î ² ¡ ¹ Î û ¸ Î â Æö Â Í ¸ Î ð ¨ µ Ò ö

Ö Ù {3l . Ì ¯ Ñ ¯ ¿ ê ­ · * Ý Ç ³ ä Ì × ² 6

¡ ­ ¸ © ö í Ö Ù . ï , á Ô Ç ¤ µ ¦ ê ­ · Ç Î ²

¡ ¹ Î û ¸ Î Î Æö Â ¤ µ ( J T ox )Î ð ¨ µ Ï é ,

á Ô Ç ¤ µ ¡ ¡ ¢ É Ñ Î Ð ¡ ­ â Ý ¤ µ ¡ ¡

å ¿ ö Ô È Ù . ê ­ · ¡ ¤ ü ù º ® ¹ º ¦ Î ¡ Ï é

á û Ì ø Â Î Ð , ï 4 T m ¡ OÎ Î Ð ¡ ­ Ç ü ù

Ð µ ¸ Ù õ « ü ù Ð µ ¡ á Ô Ì Ö Â Î Ð , ï 4

Tox¡ ¸ ç Ï Â Î Ð ¡ ­ å £ Ô È Ù . Ì Â º ® ¹ º

Î ¡ Ã Ô Ì ® ü Ð º Ô Ì ® ü ¼¡ É Ä Õ Ï Ñ Ý

é , ê ­ · Ç Î ² ¡ Î Ð û ¸ Î Ù £ Ç Î 4 Tox¡ ¸

ç ÷ Â Î Ð ¡ ­ Ç ü è ¡ » T ox ¡ OÎ Î Ð ¡ ­ Ç

ü è ¸ Ù õ ¿ ö â § ® Ì Ù . û ó ­ , ¡ ¢ « á Ô ,

ï ¡ ¢ « » T ox ¦ ® Â Î Ð ¡ ­ ¡ å « ü è ¡ Î

¡ Ç í Ì ¡ ó Ý }Â ü ù ¡ ¹ Î û ¸ Î å £ Ô Ç î

á ¹ ê ­ · Ç × ¹ º Ì ¡ Ç Ø á ¤ È Ù . Ì ¯ Ñ ³

ä û Î ð ¨ » ç ë Ø ­ ¯ ¿ ê ­ · Î Æü Ç g a

T ox )ú ê ­ · Ç × ¹ Ã £ ú Ç ü è ¦ Ù ç û ¸ Î ¯

µ Ò ö Ö Ù . ï , Î ² ¡ T q Î ê ­ · » ® Â ¿ Ð Ã

Í ¡ Ð µ Å ¤ ü ù º ® ¹ º ¦ Î ¡ Ï Â æì , ¸ Ï

ê ­ · » ¡ î ° Ñ á Ô µ ¸ ç Ï ö Ê F }é ê ­ ·

Ç Î ² Â ¿ Ð Ã Í » ¡ ­ Ñ J Ï ¤ Ï Ç Î ¿ Ð Ã Í

Ç ð ç µ ª ¡ ­ Î ¡ È ¤ ü ù Ð µ J ¡ × ë Î å

£ Ô È Ù . Ì Í º á Ô Ì ÷ Ô Ç ö Ê º ø ö × ¹ ¡

ü è È Í Ì Ç Î Ì § Ç × ¹ Ã £ » Î W ó Ï é Ä

(3)¸ Î Î Í Ä (5)Ç ü è ¦ ò » ö Ö Ù .

× ² 5 . ê ­ · Ç F- N Í Î µ ¯ ºF|g . 5 . F-N RHIne- - clBract- istics of oxides.

û ó ­ , ¼ ¡ ö Ì ó Ç ­ Î Ù ¥ ô º ¤ ü ù º

® ¹ º ¦ Î ¡ Ï © ê ­ · Ç × ¹ Ã £ » ¸ Ø ­ × ²

3ú ° º ± ü ü è ¦ ò ¸ é , Ì ü è ¦ · º ¿ Û ü

ù Î î ö ¬ å (em am m on- }© ê ­ · Ç ö í Ã £» ¹ ø Ò ö Ö Ù . ï , ¿ Û ü ù Ð µ ¦ 5 p ú /cm2̧

Î ¡ » Ï é ¿ Ï Ã Í Ç ö í Ã £ º à 4.M â Ó » Ë

ö Ö Ù .

W. á Ô Ì í Á È × ¹ ð ¨ (Defect-rd ated

breakdown model)

mý ¡ ­ ¦ Ã Ñ ø ö × ¹ ð ¨ º ê ­ · » ¡ ¸

ç Ï Â á Ô é » í Á Ï ö Ê º ø ö × ¹ ¡ ü è È

Í Ì Ç Î ê ­ · » ¡ î ° Ñ á Ô µ ø Â Å ì Û º

é û Ç ê ­ · ¡ ë Ø ­ ¸ û ë É ö Ö Ù . × ¯ ª , Ç

¦ Ç ê ­ · ¡ Â á Ô é Ì ¸ ç Ï Ç Î IC ¸ Î ¡ ­ Ç

ê ­ · Ç ö ® y ield ) Ì ª Å Ú º ¯ º î º ø ö × ¹

¸ Ù Â á Ô ¡ Ç Ñ × ¹ ¡ Ç Ø á ¤ È Ù . ê ­ · »

¡ ­ ¹ Î û Î ë à ¡ » ü º Ï Â á Ô é º Òø ° À

° Ì ª â Ç (subsV ate) » Ç á ¤ (cry sta l ) á Ô , Ç

 ë à ¡ ¡ ­ Ç ê ­ · Ç ¹ Î û â Æü (lÄ d

tu nning )Ì ª ¥ é Ç Å ¥ ½´ sur face rough - ss) î¡ Ç Ø ß ý Ò ö Ö Ù . H0l - H2l Ì ¯ Ñ á Ô é º ¹

Î û ¸ Î ô º ü è × ô º ® ¦ ý º ² ´ tr ap

gener at ion r ate)» ¯ ß Ò ö Ö í v Ç Ñ ¹ Î û ¸ Î

« ü ù Ð µ ¦ ü º Ï Ô È Ù . Ì ¯ Ñ ð ç ¿ ú é º

ê ­ · Ç × ¹ Ã £ » Ü à Ã ° Â á ú ¦ Ê ¡ Ï ç , á( 5 )h o- -f) = * 1h (1/ï + *2

( 1%3)

(N µû¢<) N XC¢Ã

Page 5: (Prediction of Gate Oxide Breakdown under Constant Current …tera.yonsei.ac.kr/publication/pdf/Jour_1996_tscheung... · 2012-06-27 · 1 Ë ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ Ô Ì ® ê

¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ ­ Ô Ì ® ê ­ · Ç × ¹ ¯ º ¹ ø ÷ Á Õ â1 $

· ü ¼Ç é û ¡ ñ Ø Å ì Û â § ® ¡ Vox Í V ¯ox

Ç * K iµ Å ì Û ÇÇ Î Ò q  V ox/ (T ox - 4 T ox )

Î Ù ç É ö Ö Ù . Ì ü è ¦ Ä (8 )¡ û ë Ï é

¡ Ç í , Ì ¦ 4 Tm ¡ ë Ø ¤ ® Ï é Ä (1O)ú ° Ì

È Ù.Tsubstrate T

[ h o e -,) - log o sÏ ] ¤E q ¤ TqJ Ta = B *1 ( 1O )

× ² 6 . ¯ ¿ ê ­ · â Æü (Z Tox)» ³ í Ï â §Ñ ¿ Ð Ã Í Ç Ü é µ

F |g . 6 . Schematic exMananon for eHed ive ox ide

£ imHng ( Z ToD -Ä (1O)º ¯ ¿ ê ­ · Î Æü ( 4 T m )ú ê ­ · Ç

× Ï Ã £ õ m )Ç ü è ¦ ª ¸ ½ Ù . Ä ¸ Î Î Í Ë ö

Öí Ì Ï ª Ç ê ­ · ù Ã Î Î Í ø ¤ È × ¹ Ã £ º

Ï ª Ç ¯ ¿ ê ­ · â Æü ¡ ë À Ç ç , × ¹ Ã £ Ì

ª » ö Ï J T or  ¿ ö Ô È Ù . Ì ¯ Ñ ü è ¡ × ² 7¡ ­ ¸ © ø Ù . × ³ 7º é û Ì 42d P p m2Î ê ­ ·

à ®  p- ü M OS ¿ Ð Ã Í ¡ Ð µ 1m mA/ cm2Ç

¤ ü ù ¦ Î ¡ Ï © ø ¤ Ñ ê ­ · Ç × ¹ Ã £ é Ç ©

û × ¹ Ð ÷ (cum ulat ive f ailure dist r ibut ion)¦ ×

¹ Ã £ × × ¡ ë À Ç Â J T ox ¡ ë Ø ª ¸ ½ Í Ì

Ù . × ² ¸ Î Î Í ø ¤ È × ¹ Ã £ é º ¢ ¢ Ï ª Ç

4 T m ¡ ë À Ç ç , ª º × ¹ Ã £ º « J Tm ¡ , ×

® í ä × ¹ Ã £ º Û º 4 TOP I| ë À Ê » Ë ö Ö

Ù . ò ¡ È J T or é º ê ­ · » ¡ ¸ ç Ï Â á Ô é »

³ ä û ¸ Î ð ¨ µ Ñ Í Ì Ç Î º ® ¹ º ¶ Ç ú Â «

ü Ï Ù . û ó ­ , ê ­ · Ç é û Ì ¿ Ï Ï Ù é ¯ » ¹

§ Ç ¤ ü ù º ® ¹ º ¦ Î ¡ Ï © ò ¡ Ñ 4 T ox Ð ÷

¦ Ù ¥ © â Ç ¤ ü ù º ® ¹ º Î 7¹ ¡ û ë Ï Â

Í Ì ¡ É Ï Ù . ï , Ó Ç Ç © â Ç ¤ ü ù º ® ¹ º Ï

¡ ­ Ç ø ö × ¹ Ã a mp.f )º m ý ¡ ­ ¦ Ã Ñ ø ö

× ¹ ð ¨ Î Î Í ¹ ø Ò ö Ö í , º ® ¹ º Ç © â ¡

ë À Ç Â ü è (E m )Â F - N Í Î µ ü ù Ä ¸ Î Î Í

£ Ü ÷ ¸ Ò ö Ö ¸ Ǧ 4 T m Ð ÷ ¦ Ë í Ö Ù é

Ó Ç Ç © â Ç ¤ ü ù º ® ¹ º S¼ ­ Ç ê ­ · Ç

T DD B È » ¹ ø Ò ö Ö Ù . × ³ 8º × ² 7¡ ­

ò ¡ Ñ 4 Tox Ð ÷ ¦ Ä (1O)¡ û ë Ï © ¿ Ï Ñ é û

Ç ê ­ · » ® Â ¿ Ð Ã Í ¡ ë Ø ¢ ¢ £ ú É ³mA / cm2Ç ¤ ü ù º ® ¹ º ¦ Î ¡ ß » § Ç T DDB

Ð ÷ ¦ ¹ ø Ñ á ú Í ø ¤ á ú ¦ ñ ³ Ñ Í Ì Ù . ×

² ¡ ­ Ë ö Ö í Ì ð ¨ Î Î Í ¹ ø È T DDB Ð ÷

Í ø ¤ È T DD B Ð P } ó ç ÷ Ï ¡ È æâ » ¸ Ó

© â ­ , Ktú k2Â ÆZf × ² 3¡ ­ ¸ Î ÷ ± Ç â

ï â Í y ý í Ì Ù . Ý é , ê ­ · ¡ á Ô é Ì ¸ ç Ò æ

ì , ¿ Ð Ã Í ü ¤ Î ¼ § Â Ð µ J Ç ¤ ü ù ¡ × ë

Î å £ ö ¸ , ¹ Î û ¸ Î Â × ² 6¡ ª ¸ ª Ö í Ì ¡

å « á Ô Ì Ö Â Î Ð ¡ ­ Î ¡ È ü ù Ð µ ¸ Ù õ« ü ù Ð µ ¤ ¯)¡ å £ í , Ì ¡ Ç Ø ê ­ · Ç × ¹

à £ Ì á ¤ È Ù . û ó ­ , ¡ å « á ÔÌ 4 T ox Î ¥

ö Ç Â ê ­ · Ç â ¹ Ã £ õ m )º ì ­ · Ç Î ² ¡

(Tor J T ox ) Î ¿ Ð Ã Í Ç ø ö × ¹ Ã £ ú ¿ Ï Ï

Ç Î ª Ã Ä (3 )¸ Î Î Í Ä (6)Ç ü è ¦ ò » ö Ö

Ù .

( 6 )ln(Zm) = h ln(1/J±) + *2

Ä (5)¡ ­ Ä (6)» £ é ,

h o- - - ln( fe ) = h h (¢ ) m

Ì Ç í , mý ¡ ­ Í ¶ ù ¡ ö Î Ù ç È F- N Í Î µ

ü ù Ä » ç ë Ï © ü ù е J Í J ¯» ¢ ¢ ¡ ó ç

÷ Â ü è F oxÍ E ¯m Ç Ä ¸ Î ë ¡ Ï © ¤ ® Ï é

Ù ½ú ° Ì È Ù .

Ä (8) ¡ ­ E ox Í E ¯ay ¢ ¢ V ox/ T ox Í

V ¯oxA r m - J T ox )Î ¥ ö É ö Ö í , V ox Í V ¯or Â

¢ ¢ á Ô Ì ø Â ê ­ · ú Ö ë á ÔÌ J T ox Î ¥ ö

Ç Â ê ­ · ¡ Ð µ J Ç ¿ Ï Ñ ¤ ü ù º ® ¹ º ¦ Î

¡ Ò § ê ­ · ¡ ¡ Ø ö Â Ê â ü Ð » ª ¸ ½ Ù . ×

¯ ª , ê ­ · ¡ ¸ ç Ï Â á ÔÌ ÷ ö Ï Â é û º ê ­

á

( 1 % 4 )

Page 6: (Prediction of Gate Oxide Breakdown under Constant Current …tera.yonsei.ac.kr/publication/pdf/Jour_1996_tscheung... · 2012-06-27 · 1 Ë ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ Ô Ì ® ê

1¥ ´ 7Å ­ ­ ï ÕÝæþ ¼ ¯ 3 # A¼ ¯ 7 Þ 1 W

¦ ¹ ø Ï â ¡ ¸ ç Ô Ã Ë

¹ ø á ú Í ø ¤ á ú ç 0

á Ç ç » ¸ Ù ¹ Ì Ï ©

­ Ã ´ ¸ Î á Ù Ï ö Ö »

2. © û á Ô Ð µ ¦ Ì ë Ñ ð ¨ (Cum ulat ive

def- t densit y model)

§ ¡ ­ ¦ Ã Ñ » T m ð ¨ º ê ­ · Ç é û Ì ¿ Ï

Ø ß Ñ Ù Â ¦ Ñ Ã ¡ ö í Ö Ù . Ì Â 4 T ox Ð ÷ ¦

¸ Ï â § Ø ç ë È ê ­ · Ç é û ú ¿ Ï Ñ é û Ç

ê ­ · ¡ ë Ø ­ ¸ × Ð ÷ 2 } û ë É ö Ö í , é û Ì

Ù ¥ æì ¡ Â J T q Ç Ð ÷ ¡ Þ ó ö â § ® Ì Ù . ¹

¦ é î , ê ­ · Ç é û Ì © é ¬ ö Ï ê ­ · » ¡ «

á ÔÌ ¸ ç Ò ® ü º ¸ Ù ¿ ö ÇÎ ¯ ¤ é û Ç ê

­ · » ® Â ¿ Ð Ã Í Î Î Í ò ¡ È » T ox Ð ÷ ¦ é

û Ì Ù ¥ ê ­ · Ç æì ¡ × ë Î û ë Ã ° é ¤ ® Ñ

× ¹ Ð ÷ ¦ ¹ ø Ò ö ¡ ø Ù . û ó ­ , Ó Ç Ç é û »

® Â ê ­ · Ç â ¹ È » ¹ ø Ï â § Ø ­ Â 4 Tox

é Ç ® ü Ð µ ¦ í Á Ø ß Ñ Ù . é û Ì A Î ê ­ ·

» ® Â ¿ Ð Ã Í ¡ Ó Ç Ç × ¹ Ã £ õ m )¸ Ù Û º

à £ ¡ × ¹ Ì Ï î ¯ ® ü º £ p¡ ë À Ç Â » Tox¸

Ù õ « ¯ ¿ ê ­ · Î 0 Ý Ì × ê ­ · » ¡ ù ç

Ò ® ü ú ° ¸ ç , Ì Â Ä (11)Î ¥ ö È Ù .

.

Stress cu rrent densi ty = l OO mA cm-

ATox (A)

Ì m L o u de area = 420m pm3 z ¤ |

[ . F |

b , m¤° 1M2 0 0 3 { ³

tBD (sec)

× ² 7 . é û C a n . m2Ç ê ­ · » ® Â ¿ Ð Ã Í

¡ M mA / m 2Ç ¤ ü ù º ® ¹ º Î ¡

à ø ¤ È T DDB ¯ º × × ¹ à £ (too)ú Ä (1O)¸ Î Î Í ò ¡ È ¯ ¿ ê ­ · â

Æü ( 4 Tm )Ç ü èFig . 7 . M easured T DDB of capacitors w ith

ox ide area of C d P p m2 under constant

cur rent dm sity of 1m mA/ cry- , a d the

relationship betw a t1 ln (tm ) and 4 Tm

evaluated by Eq. 1O.

A x ´ fe ) = R y µ J 7®ox) = (11)

© â ­ , x Í y  ¢ ¢ × ¹ à £ ú ¯ ¿ ê ­ · Î

Æü » ª ¸ » Â ® ü ¯ ö Ì Ù . Ç ç Ä (11)Ç ì ¯

º Ä (12)Í ° Ì ¯ ¿ ê ­ · â Æü Ì â Ø J To.Y

¸ Ù ø » ® ü » Ì ë Ø­ ¥ ö Ò ö ÖÙ .

(S) ug--A½ ua g- -===u

R y µ 4 Ta ) = 1 - R y 5 4 Tm ) (12)

Ä (12)Ç ì ¯ º ê ­ · » ¡ ¸ ç Ï Â á Ô Ç Ð

¾ ï J T oxÇ Ð Z } Ð ÷ Ï Â ü Â ¡ û ó Þ ó ø

Ù . » í ¤ ­ Â á Ô é Ç Ð µ ¡ þ Ì Û » ¡ ­ ñ

Õ Ï Ï Ô Ð ÷ Ï Â Í ¸ Î ¡ ¤ Ô ¸ Î á Ç ¦ ó # H

¸ Ù ô Ö ð ¨ Ì Ç µ Ï Ï ´ Ù . Ì ¯ Ñ æì , á Ô

Ð µ Ç Ð ÷ Â ¨ ¶ Ð ÷ (gamm a dist r ibut ion )¦ ç

ë ÷ © ð ¨ µ Ò ö Ö ¸ ç Ä (13)ú ° Ì ¥ ö È Ù .

× ² 8 . é û 4X· p m2Ç ê ­ · » ® Â ¿ Ð Ã Í¡ ¢ ¢ · , 1M , M mA/ m 2Ç ¤ ü ù º

® ¹ º Î ¡ Ã ø ¤ È TDDB ¯ º ú Ä(1O)¸ Î Î Í ¹ ø Ñ á ú Ç ñ ³

R g . 8 . Meast- ° T DDB of capacitors withoxide area of 4XM p ry- under constantcurrent densities of · , 1· , a d g pmA/ O- M d the fS UIts of prediction

using ³ . 1O.( 13 )Ry 5 J Tm) = [H ADJ Tm)S ]US

» Ë ö Ö ¸ ç , Ì Í ¸ Î Ä (1O)Ç J Tq ð ¨ Ì

Ó Ç Ç © â Ç ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ ­ Ç T D DB Ð ÷ ©â ­ , A Â ê ­ · Ç é û , D( J Tox)Â © û á Ô

( 1 % 5 )

õ Ï ´ Ù . × ² ¡ ­ ¸ Ì Â

lÇ à £ Ç À ÷ Â â Ø Ú

4 Tox Ð ÷ Ç æ â » Ï Ý

Í ¸ Î ¸ © ø Ù .

Page 7: (Prediction of Gate Oxide Breakdown under Constant Current …tera.yonsei.ac.kr/publication/pdf/Jour_1996_tscheung... · 2012-06-27 · 1 Ë ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ Ô Ì ® ê

Í Á Õ â¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ ­ Ô Ì ® ê ­ · Ç × ¹ ¯ º ¹ ø1 $

Ð µ , × ® í SÂ á Ô é Ç Ð ý µ (cluster- . factor )

¦ ª ¸ ½ Ù . á Ô Ð ý µ SÂ O¡ ­ 1 ç Ì Ç ª »

¡ ö ç S ª Ì O¡ Ù ¢ Ò ö Ï á û é Ì þ Ì Û » ¡

­ ¸ Ù Õ Ï Ï Ô Ð ÷ Ô » Ç Ì Ñ Ù . Ä ( 13)» Ä

(12) ¡ ë Ô Ï í Ì ¦ Ù Ã Ä (H ) ¡ ë Ô Ï é , Ä(14)Í ° Ì È Ù {13l .

Oxide area = 12 pm3

.

.

.

.. .

(N EÅ) XOrp q » C óé an --

( 14 )õ ´ ² = 1 - [H ADJ Tm)S ] US St ress cur rent densi ty :

7O, 100, 200, 500 , 1000 mA X m3

Ä ( 14)Î Î Í , ê ­ · Ç © û × ¹ ² º ê ­ · Ç é

û A Í © û á Ô Ð µ » ( 4 T m )) ¡ Ç ¸ Ô » Ë ö

Ö Ù . © û á Ô Ð µ Â Õ ú , ¿ Ð Ã Í é ¡ ¤ ü ù º

® ¹ º ¦ Î ¡ Ï © ò ¡ Ñ © û × ¹ ² ú , ¢ ¢ Ç × ¹

à £ é » Ä (1O)Ç ð ¨ ¡ û ë Ï © » T q é » ¸ Ï

í . Ì ¦ Ä ( 14)¡ û ë ÷ © ¸ Ò ö Ö Ù . Ì ¸ Ô Ø

­ ò î ø © û á Ô Ð µ ¦ Ù Ã Ä (14 )¡ û ë Ô¸

Î á Ó Ç Ç é û Ã ® Â ê ­ · Ç T D DB ¯ º » ¹

à Ò ö Ö Ù . » í ® ¡ ­ Â Ä (14 )¡ ­ á Ô Ð ý µ

S¦ O.65Î ¤ ß Â ¥ S ª º Ä (14)¦ Ì ë Ñ ¹ ø

á ú ¡ Å Ç µ â Ã Ö ö Ê Â Í ¸ Î ª ¸ µ Ù . × ²

9Â é û Ì 12 p m2Î ê ­ · » ® Â p- ü M 0 S ¿ Ð

Ã Í ¡ Ù ¸ ¡ ö Ç ¤ ü ù º ® ¹ º (7O, 1m , 2m ,S P 1d P mA / cm2)¦ * } Ï © ò º T DD B ¥ Ì Í

¦ ç ë Ï © Ä (1O) × Ä (14 )¦ á ­ ò ¡ Ñ © û

á Ô Ð µ ¦ ª ¸ ½ Í Ì Ù . × ³ ¸ Î Î Í , ê ­ · »

¡ ¸ ç Ï Â á Ô Ç ¤ P } û Ã ö Ï Ð µ ¡ ¿ ö í

á Ô Ç ¤ µ ¡ ¬ ö Ï × Ð * } ÷ ¯ » Ë ö Ö Ù .

Ç Ñ , © û á Ô Ð µ Ç Î × ª ú J T a Ç ü è ¡ ñ

³ û ± ü ¸ Î ª ¸ ª í Ö ¸ Ç Î Ì ¦ ö ö Ô ö

(exÄ nen t ial functi on : y = a - ± )Î Ù ç Ã ² á ú ¡

× ² 9 ¡ Ô ² ª ¸ ª Ö Ù . Ì § ö ö Ôö Ç è ö Î a

Í b ª º ¢ ¢ H a n d ú - 3.% 2´ Ù . × ³ 9 ¡ ­

¸ Î © û á Ô Ð µ Ô ö Â þ Ì Û » ¡ ­ ¢ ¢ Ç º

® ¹ º ¶ Ç ¡ ë Ø 1O¡ ­ 2O³ Ç Ó Ç Î ± Ã È 12, m2 ¿ Ð Ã Í ù Ã é Î Î Í ò â È Í Ì Ç Î . Ì ¦

¿ Ï þ Ì Û » ¡ Ö Â Ó Ç Ç é û » ® Â ¿ Ð Ã Í

Ç æì ¹ µ û ë Ò ö Ö Ù . × ² 1Oº é û Ì ¢ ¢

12, 1d P , 42(ß p m2Î ê ­ · » ® Â p- ü M 0 S

¿ Ð Ã Í ¡ 1Ä mA / cm2Ç ¤ ü ù º ® ¹ º ¦ Î ¡ Ï

© ò ¡ Ñ T DDB ¯ º ú × ² 9¡ ­ ¸ Î © û á Ô

Ð µ ¦ Ä (14)Ç á Ô Ð µ ð ¨ ¡ û ë Ï © ¢ ¢ Ç

æì ¹ ë Ø ¹ ø Ñ T D DB ¯ º » Ô ² ª ¸ » ú Ù .

04T £x (A )

1 5 2O . 5

:q4æ q¤ v ¤-&îÉ * ¢

× ² 9 . é û 12 , m2Ç ê ­ · » ® Â ¿ Ð Ã Í ¡¢ ¢ 70, 1m , XP , 9 P , 1²M mA/ cm2Ç

¤ ü ù º ® ¹ º ¦ Î ¡ Ï © ¸ Ñ T DDB

¯ º ä Î Î Í ò ¡ Ñ ê ­ · Ç © û á Ô

Ð µFig . 9 . Cumulat ive def- t density evaluated

from the measured T DDB of capacitorsw ith oxide are of U P I- under

constant cur rent densi t ies of 7O, 1M ,a n g P a d 1d P mA / cm2.

* : 42000 p m- v : l OOO p m3 ¤ : 12 p m-

/ g ¤ , , ,

7 *

×L 1d. ,

7

*

× ² 10 . é û Ì ¢ ¢ 12, M P , 4XM p m2Î ê ­

· » ® Â ¿ Ð Ã Í Ö M mA/ m 2Ç ¤

ü ù º ® ¹ º Î ¡ à ø ¤ È T DDB ¯º × Ä (14)Î Î Í ¹ ø Ñ á ú Ç ñ ³

R g . 1O. M easured T DDB of capaci tors w i£ox ide g a s of 12, M P, a d 4X M p m¤-

under constant cur rent density of 1@

mA/ O- m d £ e rS Ins of predict ion

using Eq. 14.

× ² ¡ ­ Ë ö Ö í Ì ø ¤ á ú Í ð ¨ Î Î Í ¹

ø È á ú ¡ ó ¥ Ï ¡ Ñ æâ » ¸ Ì í Ö Ù . × ³

¡ ­ , ê ­ · Ç é û Ì ¿ ú ö Ï ø ¤ á ú Í ¹ ø á

( 1%6)

107 [

1¥ t

1d

u»=

go.Z 101Ä× ¹E L Stress current iS f ,¤ , density : 100 m* cm¤ |

1£ |10Z 1V

tBD (sec)

Page 8: (Prediction of Gate Oxide Breakdown under Constant Current …tera.yonsei.ac.kr/publication/pdf/Jour_1996_tscheung... · 2012-06-27 · 1 Ë ¤ ü ù º ® ¹ º Ï ¡ Ô Ì ® ê

l9%́ 7Å ­ ­ ï Ê å þ þ ¼ ¯ 3 # AÕ ¯ 7 Õ1 8

ú ç Ì Ç À ÷ ¡ ¡ ÷ ¿ ö Â Í » Ë ö Ö Â ¥ , Ì

 Šì Û º é û (12 9 m2)Ç ê ­ · ¡ ë Ø ò º Ú

á Î Î Í Å ì « é û (M P , 42(± p m2)Ç ê ­ · Ç

T DD B ¯ ¤ » ¹ ø Ï í Ö â § ®Ì Ù . Ì ¯ Ñ é û

Ç ÷ Ì ¦ í Á Ò § × ² ¡ ­ ¸ Ì Â À ÷ Â Å ì Ù

Ò Ñ Í Ó» Ë ö Ö í v û ó ­ Ä (14)Ç ð ¨ Ì Ó

Ç Ç é û » ® Â ê ­ · Ç T DDB ¯ ¤ » ¹ ø Ò ö

Ö ½ » ® Î Ï ´ Ù .

V. á Ð

» í ®¡ ­ Â ¤ ü ù º ® ¹ º Î ¡ Ã ¡ û ë Ò ö

Ö Â ê ­ · Ç × ¹ ¡ ë Ñ ë è û ð ¨ » ¦ Ã Ï í

ø ¤ » ë Ø ð ¨ Ç ¸ ç º » Ë õ Ï ´ Ù . Õ ú , ê ­

· Ç ø ö × ¹ Ã £ ú º ® ¹ º ¤ ü ù Ð µ Al- l Ç

ü è ¦ Ù ç û ¸ Î ¯ µ Ï ï Ì ¦ ë Ø ¿ Û ¶ Ç Ï ¡

­ ê ­ · Ç ö í Ã £ » ¹ ø Ò ö Ö ½ » ¸ ´ Ù . Ç

Ñ , ê ­ · » ¡ ¸ ç Ï Â á Ô é ¡ Ç Ø ª ¸ ª Â ê

­ · × ¹ Ç ë è û ö ó » ¹ ø Ï â § Ø ¤ ü ù º

® ¹ º Î ¡ Ã ¡ û ë Ò ö Ö Â ë è û ð ¨ » ¯ ¿

ê ­ · Î Æü Ç ³ ä » ç ë Ï © ¦ Ã Ï ´ Ù . Ì ð ¨

Î Î Í ¿ Ï é û Ç ê ­ · ¡ Ó Ç Ç © â Ç ¤ ü ù

º ® ¹ º ¦ Î ¡ ß » § Ç T DDB ¯ º » ¹ ø Ò ö

Ö ½ » ø ¤ á ú Í Ç ñ ³ ¦ ë Ø ® Î Ò ö Ö ú Ù .

¶ ö · ¸ Î » í ® ¡ ­ ¦ Ã Ñ ð ¨ ¡ á Ô é Ç © û

Ð µ ¦ û ë Ã ³ æì , ÓÇ Ç º ® ¹ º ¤ ü ù Ð µ ¡

ë Ø­ Ó ¸ ÆÏ ó ÓÇ Ç é û » ® Â ê ­ · Ç

T DDB ¯ ¤ » ¹ ø Ò ö Ö ½ » ® Î Ï ´ Ù .

ü í ® å

® , , . ¹

. . .r ¤. ®

[ 2 ]

[ 3 ]

no. 4, pp . 2478- 24 9 , 1978.

[ 4 ] H . A be, F . K iyosun n, K Y osM ola , andM . h o, °A nab si s of D efa t s i n T U n

SiO2 T herm al- Gro w n on Substrate,±

¿ ñ ñ Ò D M T ed D « , pp. 3 723 75,

1% 5.

[ 5 ] I .C. Cher1, SE . H ol land, and c . f l u ,°Ela m cal B rea kdow n in T hin Ga- and

T unnel ing Ox i des,± Ò E E T ro ts. on F f- c

D o ., vol - a , no. 2, pp. 413- 42 , 1% 5.

[ 6 ] B . Ricc6, M . A zbd , a d M . B rodsky ,°N ovel M c har- rn for T unnel ing and

B reak dow n of T U n SiO2 F ilm s,± P b s.

R a . L ea ., vol - 51, no. 19, pp . 17% - 17% ,

1% 3.[ 7 ] T H . D iStefano a d M . Sha- kes, °hnpact

Ionia non M odel for D ele - 1c Instabi l i tyand B reak dow n ,± A pp Z P b s . L ea ., vol -

25, no. 12, pp. 8 5- 6 7, 19 74.

[ 8 ] N . K lein a d P . Solom on, °Cur ren t

Runaw ay i n Insu lator-s A f fected by

h npact Ionizat ion and Recom binat ion,± J .

A pM P hys., v ol- 47, no. 10, pp.4% 4- 4372, 1976.

[ 9 ] Y . N i ssan - Cohen , J. Slu m - , a d D .

P olme n - Bent chk ow sk y , °H igh - F id d and

Cu- - 1t - Induced PosiUve Charg e in

T hen n al SiO2 L ay er s,± Z A pp Z P . S.,

v ol - 57, no. 8, pp. 2830 2 839, 1% 5.

[ 1O ] JR . M onkow sk i and R T . z m otu-,°F ailure M echani sm h M 0 S Gates

Result ing h m Par t iculate Ca la mi -

adore P r oc. h t R et P b x Symp-, pp.2° - 247, 1% 2.

[ 11 ] K . Y am abe and K . T a li - - hi , °T ime-

dq à ndent D iel a Uï B reakdow n of T U nT hen na - Grow n SiO2 F£ ns,± f E E E

r m s on H ec D eu-, v ol - 32, no. 2, pp.Ë 3- Ë 8, 1% 5.

[ 12 ] K H onda, A . 0 hsaw a, a d N . T oyoKur a,°m e a dow n in Sd con Ox ides- Cor relation

w i th Cu Precipi tates,± A pd P ¤ S. L ea .,

v ol - C , no. 3, pp. 2 702 71, 1% 4.

[ 13 ] S.M . Sze, VL Sf Tech u fa - , 2nd E d ,

M cGra w - - ll , N ew Y or k , 1ØS , pp.617- 622.

JC . k e, I C . Cher1, and C. Hu, °M odeling

m d Charad en a t ion of Gate Ox ideRel iabi l i ty ,± f E E E T re s - on H ec D a .,

vol- 35, no. 12, pp. 228 - 2 78, 19 B .

P. Ol iv o, T .N . Ng lu en, m d B . M cc6,°Innu- - e of L Ä a b ed t - tent Defect s on

Ela n4cal Breakdow n of T hin Insulator-s,¤±

Ò ñ ´ r m s. on F f - c D eu., vol - a , no.3, pp. 527- 8 1, 1991.

E. H ate d , °D iel- - i c Breakdow n in

H a m a l- Su es- d T hin FU n s ofT her m al Si@ ,± J . A pp Z P b s ., vol- 49,

( 1 % 7 )


Recommended