Entwicklung eines Makromodells für die Schaltungs- und Zuverlässigkeitssimulation von EEPROM-Zellen im erhöhten Temperaturbereich

Nichtflüchtige Halbleiterspeicher sind zunehmend ein wichtiger Bestandteil der Automobilelektronik. Durch die zunehmende Integration von mechanischen und elektrischen Komponenten in automobilen Anwendungen können die elektrischen Bauelemente z. B. am Motor einer erhöhten thermischen Belastung bis 200 Grad Celsius ausgesetzt sein. Im Rahmen dieser Arbeit wurden EEPROM-Zellen entwickelt und mit einem modifizierten CMOS-Prozess realisiert, um gezielt den Einfluss der Betriebstemperatur auf die Zuverlässigkeit zu untersuchen. Es zeigt sich dabei eine Abnahme der Datenwechselstabilität und Datensicherheit mit zunehmender Temperatur. Die Abnahme der Zuverlässigkeit ist auf die temperaturbedingte erhöhte Degradation des in der EEPROM-Speicherzelle notwendigen dünnen Tunneloxides zurückzuführen. Da die Untersuchung der Zuverlässigkeit nichtflüchtiger Halbleiterspeicher sehr zeitintensiv ist, die Produktzyklen jedoch immer kürzer werden, ist es notwendig, die Bauelemente-Charakterisierung durch Simulationsunterstützung zu beschleunigen. Es wurde deshalb auf der Basis der Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen ein Makromodell für eine EEPROM-Speicherzelle entwickelt, welches sowohl für die Schaltungs-. als auch für die Zuverlässigkeitssimulation bei Betriebstemperatur bis 200 Grad Celsisus eingesetzt werden kann. Im Vergleich von Simulation und Messung zeigte sich dabei im Temperaturbereich bis 200 Grad Celsius durchweg eine gute Übereinstimmung. Mit dem Makromodell steht somit ein geeignetes Wekzeug zur Beschleunigung des Entwurfs von EEPROM-Speicherzellen zu Verfügung.