半导体器件 金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)的偏置温度不稳定性试验 第1部分:MOSFETs的快速偏置温度不稳定性试验 编制说明.docx

半导体器件 金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)的偏置温度不稳定性试验 第1部分:MOSFETs的快速偏置温度不稳定性试验 编制说明.docx

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《半导体器件金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)的偏置温度不稳定性试验第1部分:MOSFETs的快速偏置温度不稳定性试验》(征求意见稿)编制说明

一、工作简况

1、任务来源

《半导体器件金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)的偏置温度不稳定性试验第1部分:MOSFETs的快速偏置温度不稳定性试验》标准制定是2023年第三批推荐性国家标准计划,计划项目批准文号:国标委发【2023】58号,计划代号T-339,由中华人民共和国工业和信息化部提出,由全国半导体器件标准化技术委员会(SAC/TC78)归口,主要承办单位为工业和信息化部电子第五研究所

2、制定背景

行业发展上,随着集成电路工艺技术的发展,集成电路的特征线宽已缩小到5nm,并继续向2nm延伸。在集成电路工艺技术不断向前发展的过程中,其固有失效机理,即偏置温度不稳定性(BisaTemeratureInstability,BTI)是影响ULSI/VLSI可靠性的主要因素之一。BTI是CMOS的基本退化机制之一,它指的是当在PMOS(NMOS)器件上施加一个正(负)电压打开沟道时,器件的阈值电压(绝对值,后同)、栅极漏电流增大,饱和电流、跨导减小的现象。随着集成电路线宽的不断缩小,栅氧间电场强度越来越大,BTI效应产生的可靠性问题日益凸现,要保证ULSI/VLSI集成电路在使用中的可靠性,就必须对BTI的可靠性进行评价,通过BTI试验,优化ULSI/VLSI的金属互连线的加工工艺,保证加工出的ULSI/VLSI在使用寿命周期内具有良好的可靠性。

国内军用集成电路发展需求上,目前我国军用集成电路生产的质量管理方式已从QPL向QML过渡,GJB7400-2011《合格制造厂认证用半导体集成电路制造通用规范》规定,对集成电路承制方的工艺过程能力认证必须要求进行TCV评价,GJB7400-2011附录B中的B.2.2.3.3提出了TCV(TechnologyCharacterizationVehicle)程序要求,即要求对认证的工艺线进行BTI试验,验证拟认证的工艺BTI失效机理的可靠性。因此,制定BTI试验国家标准非常符合国内集成电路产业发展的需求。

目前我国军用集成电路生产的质量管理方式已从QPL向QML过渡,GJB7400-2011《合格制造厂认证用半导体集成电路制造通用规范》规定,对集成电路承制方的工艺过程能力认证

必须要求进行TCV(TechnologyCharacterizationVehicle)的评价,GJB7400-2011附录B中的B.2.2.3.3提出了TCV程序要求,即要求对认证的工艺线进行BTI试验,验证工艺BTI失效机理的可靠性。因此,制定BTI试验国家标准非常符合国内集成电路产业发展的需求。

2021年,国标委立项T-339《半导体器件金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)的偏置温度不稳定性试验》标准,其等同采用IEC62373:2006,2022年12月已提交送审稿。

BTI退化在撤去或降低应力后迅速恢复,发生在几微秒或更短的时间内。IEC62373:2006标准中的传统BTl测量需要采用多点ID-VGS测量,一般需要几秒钟。因此,传统的测量结果中包含了大量的恢复效应。本标准中的快速BTI采用单点漏极电流测量,将阈值电压的漂移的测量时间缩短到了毫秒级,大大减轻了BTI恢复效应对测量结果的影响,是对IEC62373:2006标准的重要补充。

3、工作过程

2023年12月,国标委下达编制计划,征集参编单位,组建工作组。

2024年1月,成立编制组,编制组成员包括检验试验管理人员、长期从事MOSFET偏置温度不稳定性试验的技术研究人员和试验成员,以及具有多年国标编制经验的标准化专家。

2024年2月,针对IEC原文进行技术背景调研、国内外对比分析技术的适用性。

2024年3月,召开标准启动会,制定工作计划、任务分工,召开编制组讨论会,分析IEC原文,修改标准草案。

2024年4月-5月,召开编制组讨论会,修改、完善标准草案内容,形成标准征求意见稿,并编写编制说明。

二、国家标准编制原则、主要内容及其确定依据

1、编制原则

本标准在体系中的位置为半导体器件通用标准-产品标准-晶圆级可靠性,属于基础产品标准。为保证半导体器件晶圆级可靠性试验方法与国际标准一致,实现半导体器件晶圆级可靠性检验方法、可靠性评价、质量水平与国际接轨,本标准等同采用IEC62373-1:2020

《SemiconductordevicesBias-temperaturestabilityt

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