NBTI分析：三栅SOI JNTs中陷阱密度对NBTI发生的影响

首先，通过实验测量进行了NBTI分析，旨在确定ΔVTH作为门电压过驱动（VGT = VGS - VTH）的函数。评估的器件是三栅SOI JNTs，制造于法国Leti，遵循[14]中描述的过程。

测量的器件具有掺杂浓度（NA）为1 x 10^19 cm^-3的p型通道，并以漏极电压（VDS）等于-1.0 V和-50 mV进行测量。测量了通道长度（L）为20-100 nm，通道宽度（W）为10 nm和20 nm的器件。所有晶体管都具有10 nm的硅层厚度（tSi）和145 nm的埋氧层厚度。门堆叠由2.3-nm CVD HfSiON、5-nm ALD TiN和聚硅层（50 nm）组成，导致有效氧化物厚度（EOT）约为1.3-1.5 nm。

为了深入分析并验证陷阱密度如何影响JNTs中的NBTI发生，进行了模拟，针对通道长度在20和100 nm之间，宽度为10和20 nm的p型JNT，考虑不同的掺杂浓度（5 × 10^18和1 × 10^19）、VDS为-50 mV和-1 V、氧前体密度（N0）在5 × 10^11和5 × 10^13 cm^-2之间变化，以及温度在270和330 K之间变化。考虑正向陷阱间隙，破裂的键是p型硅中的负离子。因此，只有位于本征能级和表面费米能级之间的电荷对NBTI有贡献。

模拟已在Sentaurus TCAD [15]中进行。考虑了垂直和纵向电场在迁移率降低、载流子的产生和复合以及带隙收缩中的影响。通过[9]中描述的两阶段模型，在模拟中考虑了NBTI。在第一阶段中，从氧空位前体中在非晶氧化物中创建悬挂键中心。该阶段还考虑了这些中心的充电和放电，以及中心到中性氧空位前体的总退火。在第二阶段中，创建了难以恢复的中心。在[9]中的两阶段NBTI退化模型中，能级和激活能被视为随机变量。

因此，该模型考虑了具有四个内部状态（S1、S2、S3和S4）的特殊陷阱。 S1被定义为氧空位作为前体状态，S2是非晶氧化物中的正悬挂键，S3是S2的中性状态，S4是具有悬挂键硅氧化物界面的固定正电荷。由于NBTI效应，阈值变化与S2和S4阶段相关，这些阶段代表正电荷。因此，氧空位前体与界面电荷密度（Q）通过方程式（1）相关联：