基于基底电流密度的NMOSFET寿命预测模型

基于基底电流密度的NMOSFET寿命预测模型

本文介绍了一种采用与参考文献[37]类似的方法，利用基底电流密度预测NMOSFET寿命的模型。该模型通过监测基底电流 (Isub) 作为热载流子应力水平的指标，并结合阈值电压 (Vth) 和跨导 (gm) 随应力时间变化的数据，来估计不同应力水平下NMOSFET的寿命。

模型原理:

• 基底电流作为应力指标: 热载流子效应会导致器件性能退化，而基底电流是热载流子应力水平的有效指标。
• 参数退化与寿命定义: 器件寿命定义为器件参数 (例如Vth) 退化到一定程度 (例如10%) 所需的时间。
• 基底电流密度: 为了消除器件尺寸对寿命的影响，采用基底电流密度 (Isub/W) 作为衡量指标，其中 W 为栅极宽度。

模型应用:

图9展示了利用该模型进行寿命预测的示例。图中以基底电流密度为横坐标，以器件寿命为纵坐标绘制曲线。

• 寿命估计: 通过该图，可以根据器件工作时的基底电流密度 (例如 Isub/W = 1.67 × 10^-8 A/μm) 估计其寿命。
• 退化标准: 图中展示了两种不同的退化标准 (Vth 退化 3% 和 10%)，可以根据实际需求选择合适的标准。

结论:

该模型提供了一种简单有效的 NMOSFET 寿命预测方法，可以帮助电路设计人员评估器件可靠性，并优化电路设计以提高器件寿命。