CMOS反相器的快上升沿强电磁脉冲损伤特性(英文) |
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引用本文: | 梁其帅,柴常春,吴涵,李福星,刘彧千,杨银堂.CMOS反相器的快上升沿强电磁脉冲损伤特性(英文)[J].强激光与粒子束,2022(8):79-87. |
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作者姓名: | 梁其帅 柴常春 吴涵 李福星 刘彧千 杨银堂 |
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作者单位: | 西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体国家重点实验室 |
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基金项目: | National Natural Science Foundation of China (61974116); |
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摘 要: | 随着电磁环境的日益复杂,保证集成电路(IC)的可靠性成为一个巨大的挑战。在此基础上,通过对CMOS反相器的仿真和实验研究,研究了快上升沿电磁脉冲(EMP)引起的陷阱辅助隧穿(TAT)效应。对此进行了详细的机理分析用于解释其物理损伤过程。EMP感应电场在氧化层中产生陷阱和泄漏电流,从而导致器件的输出退化和热失效。建立了退化和失效的理论模型,以描述输出退化及热积累对EMP特征的依赖性。温度分布函数由半导体中的热传导方程导出。基于TLP测试系统进行的相应实验证实了出现的性能退化,与机理分析一致。Sentaurus TCAD的仿真结果表明,EMP引起的损坏是由栅极氧化层中发生的TAT电流路径引起的,这也是器件的易烧坏位置。此外,还讨论了器件失效与脉冲上升沿的关系。本文的机理分析有助于加强其他半导体器件的EMP可靠性研究,可以对CMOS数字集成电路的EMP加固提出建议。
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关 键 词: | CMOS反相器 电磁脉冲 陷阱辅助隧穿 机理分析 |
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