纪要涉及的行业和公司 行业为半导体行业，未提及具体公司 纪要提到的核心观点和论据 - 核心观点：在半导体技术发展中，新兴MOSFET器件的稳定性和可靠性至关重要，应从技术开发早期就考虑潜在可靠性问题，尤其是栅极电介质中的电荷俘获问题 [4] - 论据 - 器件可靠性的重要性：传统上，器件可靠性优化在新器件技术开发后期才被考虑，但当代器件结构复杂、材料多样，潜在可靠性问题可能使有前景的器件概念无法应用，如电荷俘获会影响基于MOS的器件性能 [4] - 电荷俘获的影响：电荷俘获是导致MOS不稳定性的主要物理机制，会影响MOSFET的阈值电压、跨导和亚阈值斜率等参数，进而影响电路性能，如Vth增加会增强CMOS延迟、降低静态噪声裕度，Vth降低会降低单元保留率 [21][23][24] - 不同器件架构的稳定性差异 - 稳定架构：如Si/SiO₂系统具有较好的稳定性，而一些器件架构通过降低氧化物工作场（如全耗尽（鳍）FET、无结器件）或实现有利的载流子 - 缺陷能量失配（如沟道应变、SiGe沟道、偶极工程）来提高稳定性 [107][134][154] - 不稳定架构：如InGaAs/HK等系统存在弱电压加速的俘获、快速且复杂的俘获电荷发射等问题，导致MOS稳定性不足，最大工作电压极低 [109][111] - 新型器件概念的稳定性挑战 - 纳米片和叉片：纳米片在缩放时BTI有一定损失，叉片的介电壁充电是潜在问题，但与纳米片相比，目前未发现新的根本性可靠性问题 [182][201] - CFET：顺序3D集成中堆叠晶体管需要稳定的低热预算MOS栅极堆叠，传统高温退火不适用于顶层器件，需开发新型低温栅极堆叠 [217] - 2D通道：2D FET具有进一步缩放的潜力，但面临接触和访问电阻、沟道迁移率、栅极堆叠缺陷和自热等挑战，且2D材料的特性限制了传统3D绝缘体的使用 [236][239] - GaN和SiC器件：GaN MIS - HEMT和SiC功率器件的Vth稳定性受多个电介质缺陷带的俘获和去俘获影响，需要用CET图描述多个缺陷种群 [262][268] - IGZO通道晶体管：IGZO器件的稳定性受多种机制控制，包括电子俘获和氢掺杂，复杂的非单调降解和恢复瞬态需要准确的动力学模型来进行器件基准测试和寿命预测 [284][290] 其他重要但可能被忽略的内容 - 电荷俘获的微观机制：电荷俘获主要是在（预先存在的）氧化物缺陷中进行，是一个非辐射多声子（NMP）过程，涉及电荷交换和局部缺陷位点的重新配置，且每个缺陷的激活能量和时间常数不同 [51][73] - 可靠性测试方法：包括滞后测试、典型的测量 - 应力 - 测量（MSM）测试序列、扩展MSM（eMSM）测试等，用于监测BTI降解动力学和表征俘获与去俘获过程 [33][36][41] - 改善BTI可靠性的策略 - 降低氧化物缺陷密度：如通过优化工艺减少缺陷数量，可线性改善BTI可靠性 [133] - 工程化缺陷能级：使沟道载流子与缺陷能级解耦，可实现指数级改善，是非常有效的策略 [133] - 界面偶极工程：在不稳定的MOS中，通过引入界面偶极可抑制俘获并改善BTI，如在低热预算Si RMG堆栈中，n - 偶极可改善PBTI，p - 偶极可改善NBTI [167][172] - IGZO器件的特殊现象：在PBTI应力下，IGZO器件会出现异常的负ΔVth，这可能与栅极电介质中释放的氢掺入IGZO有关，且不同氢含量的电介质会导致不同的Vth变化趋势 [284][286]