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Title
Comprehensive physical modeling of hot-carrier induced degradation / von Ivan Starkov
AuthorStarkov, Ivan
CensorGrasser, Klaus-Tibor
Published2013
DescriptionXVIII, 113 Bl. : graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Diss., 2013
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Degradierung durch heiße Ladungsträger / Silizium / Siliziumdioxid-Grenzfläche / Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistoren / Technik der Ladungspumpen /
Keywords (EN)hot-carrier reliability / charge-pumping / interface states / MOSFET / silicon dioxide / silicon
Keywords (GND)MOS-FET / Degradation <Technik> / Heißes Elektron / Modell
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-57191 Persistent Identifier (URN)
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Comprehensive physical modeling of hot-carrier induced degradation [6.37 mb]
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Abstract (German)

Transistors of nearly all technology nodes suffer from hot-carrier degradation which is associated with the buildup of defects at or near the silicon/silicon dioxide interface. This detrimental phenomenon has been known for more than four decades and numerous modeling attempts have been undertaken. However, hot-carrier degradation is rather complicated to model because it includes three different but strongly connected aspects. In fact, carriers interacting with the silicon/silicon dioxide interface break Si - H bonds, thereby generating traps and thus the microscopic mechanisms for defect creation must be properly described. The information on how efficiently these carriers trigger the bond dissociation process is provided by a thorough carrier transport treatment. Furthermore, these generated traps can capture carriers and thus distort the electrostatics of the transistor and degrade the carrier mobility.

Abstract (English)

Transistoren fast aller Technologie-Knoten leiden unter Degradierung durch heiße Ladungstrager, die mit dem Aufbau von Defekten an oder nahe der Silizium/Siliziumdioxid-Grenzflache verbunden ist.

Dieses nachteilige Phanomen ist seit mehr als vier Jahrzehnten bekannt, seither sind zahlreiche Modellierungsversuche unternommen worden. Die Degradierung durch heiße Ladungstrager zu modellieren ist kompliziert, da diese drei verschiedene, aber stark verbundene Aspekte umfasst.

Tatsachlich brechen die Ladungstrager, die mit der Silizium/Siliziumdioxid-Grenzflache interagieren die Si-H Bindungen, wodurch Grenzflachendefekte generiert werden. Dementsprechend mussen die mikroskopischen Mechanismen fur die Generierung von Defekten richtig beschrieben werden. Die Information daruber, wie effizient diese Ladungstrager den Bindungs-Dissoziations Prozess auslosen, erfolgt durch eine grundliche Ladungstrager-Transport-Behandlung. Weiters konnen jene generierten Defekte Ladungstrager einfangen, wodurch die Elektrostatik des Transistors verandert wird. Daruber hinaus wirken sie als zusatzliche Streuzentren und setzen die Ladungstragerbeweglichkeit herab. Daher ist ein weiterer wichtiger Teilvorgang in dem heißen Ladungstrager-Degradierungs-Modellierungsparadigma die Simulation der Eigenschaften von degradierten Bauelementen.

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