负偏置温度不稳定性 负偏置温度不稳定性英語Negativebias temperature instability NBTI是影响金屬氧化物半導體場效電晶體可靠性的一个重要问题它主要表现为阈值电压的偏移也被列入半導體元件中可靠度分析的重要指標NBTI 效應是CMOS電路中PMOS在Gate給相對負偏壓作用下出現的一種退化現象包含了IG變大Vth向負向移動swing變差電導Gm和漏電Id變小而隨著元件尺寸的變小NBTI所帶來元件特性的漂移會造成產品失效甚至在電路表現中PMOS所帶來NBTI的效應會比NMOS HCI熱載子注入失效還要嚴重影響電路的壽命 NBTI的原理 半導體元件中Si和SiO的介面鍵結強度是造成NBTI好壞的主因而SiH鍵的不穩定在元件操作中無論在高溫或是高電流密度下造成SiH鍵結的斷裂使的H元素游離進而造成閘級電壓的漂移NBTI效應的產生過程主要涉及正电荷的產生和钝化即介面的陷阱電荷dangling bond和氧化層固定正電荷fixed charge in oxide layer的產生以及過產生以及擴散物質過程 氫氣和水汽是引起NBTI的兩種主要物質 NBTI效應的影響