Abstract
It has analyzed that the device degradation by NBTI (Negative Bias Temperature Instability) stress induced the increase of gate-induced-drain-leakage(GIDL) current for p-MOSFETs. It is shown that the degradation magnitude, as well as its time, temperature, and field dependence, is govern by interface traps density at the silicon/oxide interface. from the relation between the variation of threshold voltage and subthreshold slope, it has been found that the dominant mechanism for device degradation is the interface state generation. From the GIDL measurement results, we confined that the EHP generation in interface state due to NBTI stress led to the increase of GIDL current. Therefore, one should take care of the increased GIDL current after NBTI stress in the ultra-thin gate oxide device. Also, the simultaneous consideration of reliability characteristics and dc device performance is highly necessary in the stress engineering of nanoscale CMOSFETs.
본 논문은 p-MOS 트랜지스터에서 음 바이어스 온도 불안정(NBTI) 전류 스트레스 인가에 의해서 드레인 전류, 문턱 전압, 문턱 전압아래 기울기, 게이트유기 드레인 누설(GIDL) 전류가 변화하는 열화특성을 측정하고 분석하였다. 스트레스 시간, 온도와 전계 의존에 연관된 열화 크기는 실리콘/산화막 계면에서 계면 트랩 생성에 좌우된다는 것으로 나타났다. 문턱 전압의 변화와 문턱 전압아래 기울기 사이에 상관관계로부터, 소자 열화에 대한 중요한 메카니즘이 계면 상태의 생성과 관련이 있다는 것을 분석하였다. GIDL 측정 결과로부터, NBTI 스트레스에 기인한 계면상태에서 전자 정공쌍의 생성이 GIDL 전류의 증가를 가져온다. 그러므로 초박막 게이트 산화막 소자에서 NBTI 스트레스 후에 GIDL 전류 증가를 고려하여 야만 한다. 또한, 신뢰성 특성과 dc 소자 성능을 동시에 고려함이 초고집적 CMOSFET의 스트레스 공학기술에서 상당히 필수불가결하다.
