Title: Comprehensive physical modeling of hot-carrier induced degradation
Language: English
Authors: Starkov, Ivan 
Qualification level: Doctoral
Keywords: Degradierung durch heiße Ladungsträger; Silizium; Siliziumdioxid-Grenzfläche; Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistoren; Technik der Ladungspumpen
hot-carrier reliability; charge-pumping; interface states; MOSFET; silicon dioxide; silicon
Advisor: Grasser, Klaus-Tibor
Issue Date: 2013
Number of Pages: 113
Qualification level: Doctoral
Abstract: 
Transistors of nearly all technology nodes suffer from hot-carrier degradation which is associated with the buildup of defects at or near the silicon/silicon dioxide interface. This detrimental phenomenon has been known for more than four decades and numerous modeling attempts have been undertaken. However, hot-carrier degradation is rather complicated to model because it includes three different but strongly connected aspects. In fact, carriers interacting with the silicon/silicon dioxide interface break Si - H bonds, thereby generating traps and thus the microscopic mechanisms for defect creation must be properly described. The information on how efficiently these carriers trigger the bond dissociation process is provided by a thorough carrier transport treatment. Furthermore, these generated traps can capture carriers and thus distort the electrostatics of the transistor and degrade the carrier mobility.

Transistoren fast aller Technologie-Knoten leiden unter Degradierung durch heiße Ladungstrager, die mit dem Aufbau von Defekten an oder nahe der Silizium/Siliziumdioxid-Grenzflache verbunden ist.
Dieses nachteilige Phanomen ist seit mehr als vier Jahrzehnten bekannt, seither sind zahlreiche Modellierungsversuche unternommen worden. Die Degradierung durch heiße Ladungstrager zu modellieren ist kompliziert, da diese drei verschiedene, aber stark verbundene Aspekte umfasst.
Tatsachlich brechen die Ladungstrager, die mit der Silizium/Siliziumdioxid-Grenzflache interagieren die Si-H Bindungen, wodurch Grenzflachendefekte generiert werden. Dementsprechend mussen die mikroskopischen Mechanismen fur die Generierung von Defekten richtig beschrieben werden. Die Information daruber, wie effizient diese Ladungstrager den Bindungs-Dissoziations Prozess auslosen, erfolgt durch eine grundliche Ladungstrager-Transport-Behandlung. Weiters konnen jene generierten Defekte Ladungstrager einfangen, wodurch die Elektrostatik des Transistors verandert wird. Daruber hinaus wirken sie als zusatzliche Streuzentren und setzen die Ladungstragerbeweglichkeit herab. Daher ist ein weiterer wichtiger Teilvorgang in dem heißen Ladungstrager-Degradierungs-Modellierungsparadigma die Simulation der Eigenschaften von degradierten Bauelementen.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-57191
http://hdl.handle.net/20.500.12708/13177
Library ID: AC07814807
Organisation: E360 - Institut für Mikroelektronik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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