负偏压温度不稳定性(NBTI:Negative Bias Temperature Instability)
(1)基本概念和机理NBTI效应是指在高温下对PMOSFET施加负栅压而引起的一系列电学参数的退化(一般应力条件为125℃恒温下栅氧电场 ,源、漏极和衬底接地)。
NBTI效应的产生过程主要涉及正电荷的产生和钝化,即界面陷阱电荷 和氧化层固定正电荷 的产生以及扩散物质的扩散过程,氢气和水汽是引起NBTI的两种主要物质。传统的R-D模型将NBTI产生的原因归结于pMOS管在高温负栅压下反型层的空穴受到热激发,遂穿到硅/二氧化硅界面,由于在 界面存在大量的Si-H键,热激发的空穴与Si-H键作用生成H原子,从而在 界面留下悬挂键,而由于H原子的不稳定性,两个H原子就会结合,以氢气分子的形式释放,远离 界面向 /栅界面扩散,从而引起阈值电压的负向漂移。
(2)NBTI效应的影响对器件:a.pMOS器件会出现栅电流增大
b.阈值电压负向漂移
c.亚阈值斜率减小
d.跨导和漏电流变小 等对电路:a.在模拟电路中引起晶体管间失配
b.在数字电路中导致时序漂移、噪声容限缩小,甚至产品失效