最後更新:2026年10月8日測試・可靠度可靠度・劣化機制中國大陸:SILC(应力诱导漏电流)

SILC(應力誘發漏電流)是什麼

Stress-Induced Leakage Current

SILC(應力誘發漏電流)是在薄氧化層施加高電場後,即使在低電壓下流過的漏電流也會增加的現象。電性應力使膜中產生陷阱,電子經由陷阱穿隧而造成。它會使快閃記憶體的資料保存能力劣化,也被當作TDDB(介電崩潰)的前兆來評估。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

SILC(應力誘發漏電流)是在薄閘極氧化層或穿隧氧化層持續施加高電場後,即使在低電壓下流過的漏電流也會增加的現象。這是因為電性應力在氧化層中產生缺陷(陷阱),電子會以這些陷阱為跳板穿過氧化層。

在健全的氧化層中,低電壓下流過的電流極少。以高電場使電流流過時,通過電子的能量會切斷氧化層中的鍵結,在膜中產生陷阱。有了陷阱,電子不必一次穿隧整個氧化層,而能經由陷阱分2段穿隧(陷阱輔助穿隧),使低電壓區的電流大幅增加。

SILC最大的問題出現在快閃記憶體的穿隧氧化層。快閃記憶體每次寫入、抹除都以高電場使電子穿過氧化層進出,因此反覆改寫會使陷阱增加。結果,原本應保存的電荷即使在低電場下也會逐漸漏出,使資料保存期間縮短。這被認為是穿隧氧化層無法薄於約8nm的其中1個原因。

在邏輯元件的閘極氧化層中,SILC也會作為介電崩潰(TDDB)的前一階段出現。陷阱持續增加,一旦形成貫穿膜層的導電路徑就會發生介電崩潰,因此SILC的增加情形被當作顯示氧化層劣化進程的指標,在可靠度評估中進行量測。

評估時,在施加應力電壓或定電流後,量測低電壓下的電流-電壓特性,調查相對於施加應力前的增加量。藉由改善氧化層膜質(導入氮等),以及膜厚與電場的設計,來抑制SILC的發生。

SILC(應力誘發漏電流)的常見問題

SILC與TDDB有何關係?
兩者都是電性應力使氧化層中陷阱增加所造成的劣化。在陷阱開始增加的階段,低電壓漏電流增加的是SILC;陷阱相連形成貫穿膜層的導電路徑、突然流過大電流的則是TDDB(時依性介電崩潰)。SILC是顯示正走向介電崩潰之中間狀態的指標。
為什麼SILC在快閃記憶體中會成為問題?
快閃記憶體每次寫入與抹除都以高電場使電子穿過穿隧氧化層進出,因此改寫次數越多,膜中陷阱就越多。陷阱增加後,保存的電荷即使在低電場下也會漏出,資料容易遺失。這是穿隧氧化層難以薄化的其中1個原因。

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