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多晶硅反相器交流工作条件下的可靠性研究

陈威  
【摘要】:本文主要研究了在交流工作条件下,基于多晶硅(polycrystalline silicon,poly-Si)薄膜晶体管(thin film transistor,TFT)技术的CMOS反相器的可靠性。首先,借助于RPI模型中的kink电流模型,将本课题组已有的TFT开态电流模型拓展到kink区域。基于这一完整的开态电流模型,退化前后反相器的电压传输特性得以准确的描述。其次,实验发现,反相器交流工作后呈现两阶段的退化。通过比较退化前后n-TFT和p-TFT器件拟合参数的变化,我们发现对于退化的第一阶段,n-TFT的器件参数会发生较大变化,而p-TFT的器件参数基本不变,且其变化规律符合动态热载流子(HC)退化机制;对于第二阶段,p-TFT的器件参数会发生较大变化,而n-TFT的器件参数基本不变,且其变化规律符合动态负偏压温度不稳定性(NBTI)退化机制。借此我们提出假设,n-TFT的HC退化和p-TFT的NBTI退化分别主导反相器第一和第二阶段的退化。此后,我们又通过温度实验验证了我们的假设。 基于提出的退化机制,本文有效的预测了不同脉冲输入电压条件下反相器的退化现象。值得注意的是,对于一给定脉冲幅度和频率的输入脉冲电压,反相器性能的退化可以通过增加脉冲下降沿时间或者减小低电平持续时间的方式来抑制。


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