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Erschienen in: Semiconductors 2/2020

01.02.2020 | PHYSICS OF SEMICONDUCTOR DEVICES

Model of the Negative-Bias Temperature Instability of p-MOS Transistors

verfasst von: O. V. Aleksandrov

Erschienen in: Semiconductors | Ausgabe 2/2020

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Abstract

A new quantitative model of the negative-bias temperature instability (NBTI) of p-MOS (metal-oxide-semiconductor) transistors is developed. The model is based on the reaction of the depassivation of surface states at the Si–SiO2 interphase boundary (IPB) and hydrogen-containing hole traps near the Si–SiO2 IPB by positively charged hydrogen ions H+, accumulated in the p+-type inversion layer of the silicon substrate. The dependences of the surface and space charges in p-MOS transistors on the NBTI time are controlled by the kinetics of H+-ion diffusion and drift from the silicon substrate to the Si–SiO2 IPB. The effect of the gate voltage on the NBTI is explained by the effect of the electric-field strength on the H+ ion segregation coefficient at the Si–SiO2 IPB. The relaxation of positive space charge introduced into the gate dielectric during NBTI is described by the tunnel discharge of oxide traps by silicon-substrate electrons.

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Metadaten
Titel
Model of the Negative-Bias Temperature Instability of p-MOS Transistors
verfasst von
O. V. Aleksandrov
Publikationsdatum
01.02.2020
Verlag
Pleiades Publishing
Erschienen in
Semiconductors / Ausgabe 2/2020
Print ISSN: 1063-7826
Elektronische ISSN: 1090-6479
DOI
https://doi.org/10.1134/S1063782620020037

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