Time-dependent gate oxide breakdown
ટાઇમ-ડિપેન્ડન્ટ ગેટ ઓક્સાઇડ બ્રેકડાઉન (અથવા ટાઇમ-ડિપેન્ડન્ટ ડાઇલેક્ટ્રિક બ્રેકડાઉન, TDDB) એ ટ્રાન્ઝિસ્ટર એજિંગનો એક પ્રકાર છે, જે MOSFET માં નિષ્ફળતા પદ્ધતિ છે, જ્યારે ગેટ ઓક્સાઇડ પ્રમાણમાં નીચા વિદ્યુત ક્ષેત્રના લાંબા સમયના ઉપયોગના પરિણામે તૂટી જાય છે (તાત્કાલિક બ્રેકડાઉનના વિરોધમાં, જે મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્રને કારણે થાય છે). જ્યારે એમ. ઓ. એસ. એફ. ઇ. ટી. તેમના નિર્દિષ્ટ ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજની નજીક અથવા તેનાથી આગળ સંચાલિત થાય છે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન ટનલિંગ કરંટને કારણે ગેટ ઓક્સાઇડમાંથી સબસ્ટ્રેટ તરફના વાહક માર્ગની રચનાને કારણે વિરામ થાય છે. નમૂનાઓ ડાઇલેક્ટ્રિકમાં ખામી પેદા કરવી એ સ્ટોકેસ્ટિક પ્રક્રિયા છે. ભંગાણના બે પ્રકારો છે, આંતરિક અને બાહ્ય. આંતરિક ભંગાણ વિદ્યુત દબાણ પ્રેરિત ખામી પેદા થવાને કારણે થાય છે. ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દ્વારા પ્રેરિત ખામીઓને કારણે બાહ્ય ભંગાણ થાય છે. ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સ માટે, બ્રેકડાઉનનો સમય ડાઇલેક્ટ્રિક (ગેટ ઓક્સાઇડ) ની જાડાઈ અને સામગ્રીના પ્રકાર પર પણ આધાર રાખે છે, જે ઉત્પાદન પ્રક્રિયા નોડ પર આધાર રાખે છે. ગેટ ઓક્સાઇડ જાડાઈ> 4nm સાથે જૂની પેઢીના ઉત્પાદનો SiO2 પર આધારિત છે અને ગેટ ઓક્સાઇડ <4nm સાથે અદ્યતન પ્રક્રિયા ગાંઠો ઉચ્ચ-k ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી પર આધારિત છે. ત્યાં વિવિધ વિરામ મોડેલો છે અને ગેટ ઓક્સાઇડની જાડાઈ મોડેલની માન્યતા નક્કી કરે છે. ઇ મોડેલ, 1/ઇ મોડેલ અને પાવર લૉ એક્સ્પોનેન્શલ મોડેલ એ સામાન્ય મોડેલ છે જે બ્રેકડાઉન વર્તનને દર્શાવે છે. સંકલિત સર્કિટ (IC) ઘટકો માટેના નિષ્ફળતાના પ્રકારો ક્લાસિક બાથ ટબ વળાંકને અનુસરે છે. ત્યાં શિશુ મૃત્યુદર છે, જે સામાન્ય રીતે ઉત્પાદન ખામીને કારણે નિષ્ફળતાના દરમાં ઘટાડો કરી રહ્યો છે. નીચા સતત નિષ્ફળતા દર જે પ્રકૃતિમાં અવ્યવસ્થિત છે. વૃદ્ધ સેમિકન્ડક્ટર ડિગ્રેડેશન મિકેનિઝમ્સને કારણે વેર આઉટ નિષ્ફળતાઓ નિષ્ફળતાઓમાં વધારો કરી રહી છે. ટીડીડીબી એ આંતરિક વેર આઉટ નિષ્ફળતા પદ્ધતિઓમાંની એક છે. કોઈપણ ઓપરેટિંગ શરતો માટે TDDB સહિત સેમિકન્ડક્ટર વેર આઉટ મિકેનિઝમ્સ માટે IC ઘટકોની કામગીરીનું મૂલ્યાંકન કરી શકાય છે. ઉપર ઉલ્લેખિત બ્રેકડાઉન મોડેલનો ઉપયોગ સમય આધારિત ડાઇલેક્ટ્રિક બ્રેકડાઉન (TDDB) ને કારણે ઘટક માટે નિષ્ફળ થવાના સમયની આગાહી કરવા માટે થઈ શકે છે. પરીક્ષણ પદ્ધતિ TDDB વર્તનની તપાસ માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી કસોટી "સતત તણાવ" છે. સતત તણાવ પરીક્ષણો સતત વોલ્ટેજ તણાવ (સીવીએસ) અથવા સતત વર્તમાન તણાવના સ્વરૂપમાં લાગુ કરી શકાય છે. પહેલામાં, વોલ્ટેજ (જે ઘણીવાર ઓક્સાઇડના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ કરતા ઓછો હોય છે) દ્વાર પર લાગુ કરવામાં આવે છે, જ્યારે તેના લિકેજ કરંટનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. આ સતત લાગુ વોલ્ટેજ હેઠળ ઓક્સાઇડને તોડવામાં જે સમય લાગશે તેને સમય-થી-નિષ્ફળતા કહેવામાં આવે છે. સમય-થી-નિષ્ફળતાનું વિતરણ મેળવવા માટે પરીક્ષણ પછી ઘણી વખત પુનરાવર્તન કરવામાં આવે છે. આ વિતરણોનો ઉપયોગ વિશ્વસનીયતા આલેખ બનાવવા અને અન્ય વોલ્ટેજ પર ઓક્સાઇડના TDDB વર્તનની આગાહી કરવા માટે થાય છે. ક્યુ. બી. ડી. ઉચ્ચ-તાપમાન સંચાલન જીવન સંદર્ભો અર્ધચાલક ઉપકરણની ખામીઓ પણ જુઓ.