(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211162708.8 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 北京超弦存 储器研究院 地址 100176 北京市大兴区北京经济技 术 开发区景园北街52幢5层5 01-12 申请人 上海交通大 学　北京大学 (72)发明人 纪志罡　王达　王润声　任鹏鹏　 (74)专利代理 机构 北京万象新悦知识产权代理 有限公司 1 1360 专利代理师 贾晓玲 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 119/04(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条 件下的老化预测建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种适用于DRAM外围晶体管 的开态任意应力条件下的老化预测建模方法。 本 发明根据不同类型缺陷的主导应力区域， 在各自 缺陷主导的应力区域内提取数据来确定缺陷 Nit1、 Not ‑e、 Not‑h和Nit2的相应参数， 将得到的 所有参数整合， 输入任意应力条件， 便可 以得到 该条件下的器件任意时刻下的老化量。 本发明可 以与所有实验数据进行整体校准、 参数数值微 调， 使得模型与实验数据的一致性达到最佳。 本 发明可以实现开态的不同应力条件下(Vg/Vd不 同组合)器件长时老化的预测。 具有高可靠性、 预 测准确性 好、 实用性强等优势。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115495909 A 2022.12.20 CN 115495909 A 1.一种适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条件下的老化预测建模方法， 其步骤包 括： 1)依据DRAM外围晶体管的栅极氧化层中可能存在的所有缺陷类型和在不同电压施加 到器件上时各种缺陷对器件的影响大小， 将DRAM外围晶体管所有 可能的工作电压区域划分 成不同缺陷类型主导的应力区域， 并建立 不同缺陷导 致器件阈值电压退化的物理模型； 2)在上述不同缺陷类型主导 的应力区域中分别选取若干组不同VD/VG高电场应力条件 下数据， 其中漏压|VD|或者栅压|VG|大于典型工作电压3V， 通过实现模型预测效果与实测数 据相吻合， 确定该区域内表征相应缺陷的模型拟合参数数值， 得到在任意电压和任意工作 时间下由不同缺陷类型产生的阈值电压偏移量； 3)整合表征所有缺陷类型导致的阈值电压退化量大小的计算公式， 得到完整的老化模 型， 在低电场应力条件下， 即漏压|VD|和栅压|VG|都小于等于典型工作电压3V， 验证模型计 算出的器件阈值电压退化 量和实际测得的实验数据吻合效果； 4)使用步骤3得到老化模型， 输入开态任意条件下的VD/VG应力以及任意长短的老化时 间， 其中， 开态条件下栅压|VG|大于阈值电压 0.85V， 即可 预测出该条件下器件的退化 量。 2.如权利要求1所述的适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条件下的老化预测建模 方法， 其特征在于， 将DRAM外围晶体管的所有可能的工作电压区域划分为： 界面态 缺陷Nit1 主导器件老化区域Region1、 氧化层电子陷阱Not ‑e主导器件老化区域Region2、 氧化层空穴 陷阱Not‑h主导器件老化区域Regi on3和界面态缺陷N it2主导器件老化区域Regi on4。 3.如权利要求2所述的适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条件下的老化预测建模 方法， 其特征在于， 在region1中选取若干组不同VD/VG应力条件下数据， 代入到缺 陷Nit1的 公式(1)中， 通过 实验数据确定相应拟合参数A1、 B1、 C1的取值， 得到由Nit1产生的阈值电压偏 移量： 其中， t是施加应力的时间， VG和VD代表施加的栅极和漏极应力， n1是缺陷Nit1的时间常 数， ΔVth_Nit1代表由Nit1产生的阈值电压偏移量。 4.如权利要求2所述的适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条件下的老化预测建模 方法， 其特征在于， 确定Not ‑e采用拉伸指数模 型对其进行建模， 在region2中选取若干组不 同VD/VG应力条件下数据， 代入到缺 陷Not‑e的相应公式(2)、 (3)、 (4)中， 通过实验数据确定 相应拟合 参数E、 p、 q的取值， 得到由N ot‑e产生的阈值电压偏移量； , ΔVth_Not‑e＝D{1‑exp[‑(t/ τ )β]}                        (2) 式(2)中， D代表缺陷Not ‑e总密度， τ代表该缺陷的时间常数， β 反应该缺陷类型的分布 宽度， t是施加应力的时间， ΔVth_Not‑e代表由Not ‑e产生的阈值电压偏 移量， D和 τ 又分别符合 下式： D＝E1exp(p1VG)exp(q1VD)                            (3) τ ＝E2exp(p2VG)exp(q2VD)                            (4) VG和VD代表施加的栅极和漏极应力。 5.如权利要求2所述的适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条件下的老化预测建模 方法， 其特征在于， 在region3中选取若干组不同VD/VG应力条件下数据， 代入 到缺陷Not‑h的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115495909 A 2公式(5)中， 通过 实验数据确定相应拟合参数A2、 B2、 C2的取值， 得到由Not ‑h产生的阈值电压 偏移量： 其中， t是施加应力的时间， VG和VD代表施加的栅极和漏极应力， n2是缺陷Not ‑h的时间 常数， ΔVth_Not‑h代表由Not‑h产生的阈值电压偏移量。 6.如权利要求2所述的适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条件下的老化预测建模 方法， 其特征在于， 在region4 中选取若干组不同VD/VG应力条件下数据， 代入到缺 陷Nit2的 公式(6)中， 通过实验数据确定相应拟合参数A3、 B3、 C3的取值， 得到由Nit2产生的阈值电压 偏移量： 其中， t是施加应力的时间， VG和VD代表施加的栅极和漏极应力， n3是缺陷Nit2的时间常 数， ΔVth_Nit2代表由Nit2产生的阈值电压偏移量。 7.如权利要求4所述的适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条件下的老化预测建模 方法， 其特 征在于， 将 拟合参数A1、 B1、 C1的取值代入到公式(1)中后与公式(2)相加。 8.如权利要求5所述的适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条件下的老化预测建模 方法， 其特 征在于， 将 拟合参数A1、 B1、 C1的取值代入到公式(1)中后与公式(5)相加。 9.如权利要求6所述的适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条件下的老化预测建模 方法， 其特 征在于， 将 拟合参数A2、 B2、 C2的取值代入到公式(5)中后与公式(6)相加。 10.如权利要求2所述的适用于DRAM外围晶体管的开态任意应力条件下的老化预测建 模方法， 其特征在于， Region1内VD/VG应力取值范围为0.5*|VD|<|VG|<|VD|； Region2内VD/VG 应力取值范围为|VG|<0.5*|VD|； Region3内VD/VG应力取值范围为|VG|>|VD|； Region4数据内 VD/VG应力取值范围为|VD|<0.8V。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115495909 A 3