磁场对有缺陷的FDSOI和FinFET器件的影响

《IEEE Journal on Exploratory Solid-State Computational Devices and Circuits》：The Impact of Magnetic Field on Defective FDSOI and FinFET devices

　　

摘要：

本文探讨了一种针对FinFET和FDSOI晶体管的独特缺陷检测机制的有效性：即利用磁场调制来检测漏电流的变化。通过采用多物理场技术计算机辅助设计（TCAD），我们模拟了静态和瞬态磁场对以下无缺陷及有缺陷器件中漏电流的影响：(a) 具有界面陷阱缺陷的FDSOI；(b) 具有栅极堆栈缺陷的FinFET。为了优化FDSOI对磁场的敏感性，我们评估了电压偏置以及关键器件参数（如栅氧层厚度、埋氧层厚度和温度）的影响。我们在两种不同的磁场强度（2 T和10 T）下对FDSOI进行了研究，结果显示在线性区域内的漏电流分别减少了约1.0%和19.9%。此外，考虑到2 T下的偏压温度不稳定性（BTI）进行的老化分析表明，经过10年老化的器件中漏电流变化极小——NBTI情况下变化为0.05%，PBTI情况下变化为0.07%。这表明FDSOI中的电流磁场调制效果较为有限。对于FinFET的栅极缺陷分析，在有磁场和无磁场的情况下，Ion/Ioff值分别减少了0.04%。分析结果表明，在2 T磁场条件下，漏电流的磁场调制差异不足以作为所研究器件及其特定偏压条件下的可靠诊断指标。尽管如此，这项工作提出了一种新颖的诊断策略，并对其进行了严格研究，为在更高磁场强度下的先进半导体技术进一步探索提供了可能的途径。