一种通过低温预处理表征VDMOS器件氢杂质对NBTI影响的方法与流程

本发明涉及一种表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法。

背景技术：

1、由于栅极驱动低功耗、快速开关速度和高功率水平，硅基vdmos(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)已被广泛用作复杂设计部件(例如开关电源、逆变器、dc-dc转换器等)。然而当其应用于空间中的高温和高压环境时，电学性能会发生退化，从而使整个集成电路的可靠性受到威胁。

2、随着集成电路特征尺寸的不断缩小，负偏压温度不稳定性(nbti)已成为集成电路器件的关键失效机制之一。它是指功率mosfet在高温下施加负偏压而引起的一系列参数的劣化，常发生在p沟道vdmos中，温度为100℃～250℃，负栅极电压产生栅极氧化层电场2～6mv/cm。

3、因此，寻求一种提高硅基vdmos器件使用寿命，并使其高效率、高质量、高稳定性地在空间中服役的方法显得十分必要。低温预处理作为改善器件电学性能最有效的方式，已被诸多学者探索研究，其可以通过减少阈值电压漂移等方式使器件获得优良的电学性能。因此，验证低温预处理对降低硅基vdmos器件nbti的可行性并给出机制分析，提出有效的降低nbti的方法，有助于提高硅基vdmos器件空间应用的服役寿命。

技术实现思路

1、本发明是要解决目前缺乏表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的技术问题，而提供一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法。

2、本发明的通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法是按以下步骤进行的：

3、一、低温预处理对负偏置温度不稳定性的影响试验探究：在室温和低温两个温度下分别对vdmos器件预处理168h，获取预处理前后阈值电压的变化；

4、利用亚阈值中带技术分离分别获得界面态和氧化物电荷造成的阈值电压偏移量并提取界面态和氧化物电荷浓度；

5、二、低温预处理对负偏置温度不稳定性的影响理论及机制分析：

6、探究在负偏置温度应力时界面态和氧化物电荷变化的反应扩散模型；

7、利用分子动力学模拟仿真计算并分析si-sio2界面处原子演化及弛豫行为；

8、三、低温预处理对负偏置温度不稳定性的影响验证：

9、进行氢气浸泡预处理试验，验证低温预处理对负偏置温度不稳定性的影响。

10、本发明针对空间站及微纳卫星等航天工程对高可靠、长寿命的电子元器件的迫切需求，围绕硅基vdmos器件在服役过程中面对高电压和高温度产生的负偏置温度不稳定性的问题，深入研究低温预处理对硅基vdmos器件nbti的影响机理研究，构建器件si/sio2界面处界面态和氧化物电荷缺陷演化模型，阐明低温预处理改善器件性能机理；明晰负偏置温度不稳定机制，建立低温预处理和负偏置温度不稳定性的内在关系，构建低温预处理对负偏置温度不稳定影响模型并检验模型的准确性，对提升vdmos器件的空间服役稳定性具有指导性建议。

技术特征：

1.一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法，其特征在于通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法是按以下步骤进行的：

2.根据权利要求1所述的一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法，其特征在于步骤一中所述的室温为25℃。

3.根据权利要求1所述的一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法，其特征在于步骤一中所述的低温为-80℃。

4.根据权利要求1所述的一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法，其特征在于步骤一中预处理的具体工艺为保温。

5.根据权利要求1所述的一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法，其特征在于步骤一中预处理是在高低温密闭动态控温系统中进行的。

6.根据权利要求1所述的一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法，其特征在于步骤一中所述的vdmos器件为硅基vdmos器件。

7.根据权利要求6所述的一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法，其特征在于步骤一中所述的vdmos器件为p沟道硅基vdmos器件。

8.根据权利要求4所述的一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法，其特征在于步骤一中的保温时间为168h。

9.根据权利要求1所述的一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法，其特征在于步骤一中所述的vdmos器件的型号为irf9520。

10.根据权利要求1所述的一种通过低温预处理表征vdmos器件氢杂质对nbti影响的方法，其特征在于步骤二和步骤三中所述的低温预处理的温度为-80℃。

技术总结
一种通过低温预处理表征VDMOS器件氢杂质对NBTI影响的方法，涉及一种表征VDMOS器件氢杂质对NBTI影响的方法。本发明是要解决目前缺乏表征VDMOS器件氢杂质对NBTI影响的技术问题。本发明深入研究低温预处理对硅基VDMOS器件NBTI的影响机理研究，构建器件Si/SiO<subgt;2</subgt;界面处界面态和氧化物电荷缺陷演化模型，阐明低温预处理改善器件性能机理；明晰负偏置温度不稳定机制，建立低温预处理和负偏置温度不稳定性的内在关系，构建低温预处理对负偏置温度不稳定影响模型并检验模型的准确性，对提升VDMOS器件的空间服役稳定性具有指导性建议。

技术研发人员：张玉宝,杨剑群,蒋继成,姚钢,吕钢,李宝昌
受保护的技术使用者：黑龙江省原子能研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12