一种延长热载流子效应下芯片工作寿命的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105391436A(43)申请公布日2016.03.09(21)申请号201510892760.2(22)申请日2015.12.08(71)申请人杭州雄迈信息技术有限公司地址311422浙江省杭州市富阳市银湖街道富闲路9号银湖创新中心9幢9层(72)发明人张智印李奎利李成(74)专利代理机构杭州斯可睿专利事务所有限公司33241代理人周豪靖(51)Int.Cl.H03K17/687(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种延长热载流子效应下芯片工作寿命的方法(57)摘要一种延长热载流子效应下芯片工作寿命的方法，它包括所需集成电路工作电源、逻辑开关控制电路、所需集成电路和MOSFET器件，其特征在于：所述所需集成电路的工作电源与MOSFET的漏极D相连、逻辑开关控制电路与MOSFET的栅极G相连、所需集成电路与MOSFET器件源极S连接，所需集成电路另一端接地VSS。可以将不常用的且运作时间短，工作电压高于工艺要求的所需集成电路集成到普通芯片电路上，提高集成度。不需要将不常用且工作电压高于工艺要求的所需集成电路单独制成芯片器件，达到节约成本的效果。CN105391436ACN105391436A权利要求书1/1页1.一种延长热载流子效应下芯片工作寿命的方法，它包括所需集成电路的工作电源、逻辑开关控制电路、所需集成电路和MOSFET器件，其特征在于：所述所需集成电路工作电源与MOSFET的漏极D相连、逻辑开关控制电路与MOSFET的栅极G相连、所需集成电路与MOSFET器件源极S连接，所需集成电路另一端接地VSS。2.根据权利要求1所述的一种延长热载流子效应下芯片工作寿命的方法，其特征在于：所述逻辑开关控制电路、所需集成电路集成于系统芯片内部。3.根据权利要求1所述的一种延长热载流子效应下芯片工作寿命的方法，其特征在于：所述的所需集成电路工作电压高于系统芯片的工作电压，所需集成电路每一次持续工作时间极短。4.根据权利要求1或2或3所述的一种延长热载流子效应下芯片工作寿命的方法，其特征在于：所述逻辑开关控制电路通过MOSFET器件控制所需集成电路工作电源输入通道闭合或断开，当需要所需集成电路进行工作时，通过逻辑开关控制电路向MOSFET器件栅极G加压，使MOSFET器件导通，从而让工作电压输入到所需集成电路中；当不需要所需集成电路工作时，则由逻辑开关控制电路控制MOSFET器件关闭，停止向所需集成电路供电。2CN105391436A说明书1/3页一种延长热载流子效应下芯片工作寿命的方法技术领域[0001]本发明涉及一种解决高工作电压情况下热载流子损坏导致芯片工作寿命降低的方法，尤其适用于针对所需电路工作电压大于系统芯片场合应用，属于半导体芯片集成电路领域。背景技术[0002]现有芯片技术中，工作电压超过工艺要求一定范围的所需集成电路（例如红外切换电路）由于热载流子效应很难集成到一个芯片工艺中，目前现有解决热载流子效应方案大大增加了设计成本，同时限制了设计的灵活性。红外切换电路的工作电压往往超过5V，而目前CPU的设计工艺90nm，甚至更低，该工艺要求的电压普遍较低（不高于3.3V），由于热载流子效应，该红外切换电路几乎不可能集成到CPU芯片中。[0003]不能集成到CPU芯片中的原因在于芯片中MOSFET器件沟道电场与电流密度激增或者器件尺寸很小情况下，载流子在沟道强电场的作用下，沿着电场方向不断漂移加速，即可获得很大的动能，从而可成为热载流子。这些热载流子通过声子发射的形式把能量传递给晶格，能量达到甚至超过Si-SiO2势能(3.2eV)便会注入到SiO2中而被俘获，当能量等于或大于4.2eV时就会造成在Si-SiO2界面处能键的断裂产生界面陷阱，键的断裂和被俘获的载流子会产生大量的氧化层陷阱电荷和界面态进而造成电荷积蓄，从而引起阈值电压漂移、跨导降低和亚阈值斜率增大，甚至栅氧化层击穿。除此之外，这些热载流子与价电子碰撞时还可以产生雪崩倍增效应。[0004]现有芯片设计中在工作电压确定时，目前减小热载流子注入效应的方案如下：1.减小MOSFET器件漏端附近的电场，因此减少了热载流子发射的可能性。[0005]2.改善栅氧化层质量，采用完美的干法氧化工艺，降低热载流子陷阱密度和俘获截面，以减小在栅氧层中的载流子注入对器件性能的影响。[0006]3.在电路和版画设计上采取适当措施，如采用钳位器件或适当增大宽长比等。[0007]4.采用一些新结构。如低掺杂漏(LDD，LightlyDopedDrain)结构等。LDD结构可以提高击穿电压，减少碰撞电离。因此，也减少了热电子发射。在沟道中靠近漏极的附近设置一个低掺杂的漏区，让该低掺杂的