集成电路的TDDB物理机理!栅氧可靠性问题在集成电路行业初期就已经是个重要的问题，随着器件尺寸的减小，栅介质层随之减薄。

在过去几年中，氧化膜厚度已经接近几个纳米，因此氧化膜中的任何缺陷、杂质或界面态对栅氧来说都有重大的影响。

此外，栅氧的失效过程是个积累过程，氧化膜中的缺陷容易俘获电子，随着时间的延长，电子积累到一定程度将形成通路，致使氧化膜击穿，导致器件失效。

随着器件尺寸的进一步缩小，高介电常数介质(high k)作为栅氧的替代材料成为必然趋势。然而 k 值越高，介质击穿电场 Ebd 越低，根据Joe等人的解释，由于 high k 材料中存在局部高电场，导致极化分子键的扭曲甚至断裂，降低了介质层的击穿强度。

Joe 等人还发现，在同样的厚度下，high k 材料比 SiO2 具有更小的 β 值，也就是说high k 材料具有更大的离散度，这是由于缺陷/陷阱的单位尺寸随 k 值的升高而增大。

Kenji等人研究了 high k 材料的漏电流逐步升高现象的原因，认为在介质层中的软击穿不同时间在多个位置发生，提出了多重软击穿机制，high k 材料的可靠性问题还需要进一步进行深入研究。