[发明专利]一种测试NMOS热载流子注入寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别是涉及一种测试NMOS热载流子 注入寿命的方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，如果生产线上的器件出现异常，并且需要加测 热载流子注入(hot carrier injection，简称HCI)的可靠度时，通常都是通 过封装级(package level)测试的方式得到热载流子注入的寿命，这种测 试方法不仅需要报废晶片，增加成本，还需要额外的时间去封装器件，致 使测试时间要大于半个月才能澄清热载流子注入的性能。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提出一种测试NMOS热载流 子注入寿命的方法，可以快速地得到NMOS热载流子注入的寿命，大大 缩短测试时间，而且不需要封装晶片，节省了成本。

为了达到本发明的上述和其他目的，本发明提出一种测试NMOS热 载流子注入寿命的方法，包括以下步骤：

步骤1、测试系统(可以是4070system以及Agilent汇编语言编写的 测试程式)将测试电压应力加到被测器件的漏极，该测试电压的值介于 穿通电压的60％～70％之间；

步骤2、漏极所加电压应力时的最大基底电流所对应的栅压为栅极电 压应力，通入此栅极电压应力，得到被测器件漏极电流(Ids)的退化图；

步骤3、测试系统对步骤2中的数据进行拟合得到被测器件失效时间 (time to fail，简称TTF)，然后用公式TTF*Ids＝C*(Isub/Ids)^m计算热载流 子注入的寿命。

作为优选，上述步骤2中的测试时间是1000秒以内；

作为优选，上述步骤2进一步包括：

步骤21、利用封装级可靠性(package level reliability，简称PLR)测 试的数据得到一条拟合直线(fitting line)；

步骤22、去掉偏离拟合直线的大的应力(stress)电压，得到应力电 压的测试窗口(testing window of stress voltage)；

步骤23、从该应力电压的测试窗口选择三组以上应力电压，其在1000 秒以内所造成的漏极电流退化大于5％。

作为优选，在步骤23中延长三组以上应力电压中较小的应力电压的 测试时间，缩短较大的应力电压的测试时间，而总的测试时间不变。

采用本发明的测试方法，可以直接从生产线中将失效的器件抽出并测 试，而不需要先将这部分器件封装之后再测试，因此大大节约了测试时间， 现有的封装级测试每颗被测器件需要测试十几万秒以上，而本发明测试每 颗被测晶片只需要1000秒左右的时间；封装级测试时，在器件漏极施加 的应力电压要小于穿通电压的60％，而采用本发明的方法测试时，在器 件漏极施加的应力电压介于穿通电压的60％～70％之间，并且不会应力过 载；同时，采用本发明的测试方法还节省了产能及材料的损耗，节约了成 本。

附图说明

图1是采用本发明的测试方法得到的漏电流退化图；

图2是计算热NMOS热载流子注入寿命的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作更详细的描述。

一种测试NMOS器件的热载流子注入寿命的方法，包括以下步骤：

步骤1、测试系统将测试电压应力加到被测器件的漏极，该测试电压 的值为穿通电压的60％～70％之间。该测试系统可根据需要确定，在本实 施例中，是在RMB(Agilent汇编语言Rocky Mountain Basic，应用于Agilent 测试系统)环境下使用Agilent4070测试系统；该漏极所加的应力电压是 最重要的一个参数。

步骤2、测试系统利用最大基底电流的方法进行测试，漏极所加电压 应力时的最大基底电流所对应的栅压为栅极电压应力，通入此栅极电压应 力在器件中通入最大基底电流，使对应的栅极电压应力对应于最大基底电 流条件下的栅极电压，通过系统的测试得到被测器件漏极电流(Ids)的 退化图(如图1所示，图中横坐标代表所加电压应力的时间，纵坐标代表 不同时间所对应的Ids的变化率，Vd是指所加电压应力的数值)。由于应 力时间与漏极电压应力程度呈反相关，因此采用步骤1的测试电压可以缩 短测试时间，并保证较好的数据统一性。