[发明专利]并行测量热载流子注入效应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体测试领域，由其涉及可同时进行多个器件的热载流子测试的方法。 

背景技术

目前，对于超大规模集成电路制造产业，随着MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)装置尺寸的不断减小，现在已经缩小到亚微米和深亚微米，且向超深亚微米发展，但在MOS器件尺寸等比例缩小的同时，器件工作电压并未随之等比例减小，使沟道热载流子的形成几率大大增加，并在硅-二氧化硅界面产生界面态，或被栅极氧化层中的电荷陷阱俘获，导致器件特性，如阈值电压、跨导和线性区及饱和区漏电流的退化增加。 

在亚微米和深亚微米工艺中，热载流子注入效应已经成为限制超大规模集成电路最大器件密度的主要可靠性因素之一。有研究表明，深亚微米MOS器件在漏极偏置电压低于1.8V时，仍会出现热载流子退化现象。因此即使器件的工作电压大幅降至2V，仍不足以有效地防止热载流子注入的器件损伤。 

基于以上的介绍热载流子注入效应是亚微米和深亚微米工艺MOS器件失效的最主要的因素之一，而且热载流子效应引起的器件退化是一种累积效应，与器件使用时间成一定关系。因此，可以采用热载流子注入加速测试以预测热载流子MOS直流寿命。即对所测试的MOS器件进行热载流子注入直至其器件参数失效，所需耗费的时间就是器件的失效时间。目前常用的器件将漏极饱和电流ΔI_dsal＝10％作为失效判据。 

目前一般工艺加工的MOS器件的寿命长达10多年甚至几十年。因此，采用与实际工作状态相仿的热载流子注入来进行失效测试是不可行的。常用的办法是进行加速应力条件下热载流子注入的器件失效实验。在室温下以一定偏置条件对器件施加加速应力电压，开始应力循环，直至参数退化超过实验终止条 件。通过施加不同条件的加速应力，根据一定的寿命推算模型，可以把在加速测试中得到的寿命推算到正常使用电压下，以得出器件在正常使用条件下的热载流子注入测试寿命。 

传统的晶圆级HCI测试结构是分立的，即需要单独地去测每一个器件。而对于一种类型的MOS器件，至少需要测试12个器件，即三种应力条件，每种条件4个器件，每个器件需要10000秒的时间。因此需花费36小时。而这会浪费机器测试时间，延迟数据分析时间，并限制了机台的产能，因此增加了成本。为了解决这个问题，需要开发了一种新技术以节省热载流子注入测试时间时间和成本。 

本发明的目的为解决上述现有技术问题，以快速测试热载流子MOS直流寿命。 

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供了一种并行测量热载流子注入效应的电路，其特征在于，包括应力电压施加单元和由多个DUT单元组成的DUT单元列，其中所述应力电压施加单元可向所述DUT单元施加不同的应力。 

较佳地，所述DUT单元包括选择端、栅极端、漏极端、衬底端及接地端；所述栅极端连接至DUT的栅极，所述漏极端连接至DUT的漏极，所述衬底端连接至DUT的衬底，所述接地端连接至DUT的源极；并且所述阵列单元还包括传输门，所述传输门用来控制所述栅源电压是否加载到DUT的栅极上，由所述选择端来控制。 

较佳地，所述应力电压施加单元包括即栅源电压源电路和漏源电压源电路，其中所述栅源电压源电路包括第一电压源和第二电压源以及串联在它们之间的相同的电阻从而形成所述第一电压源与第二电压源之间的多个等差电压，并且将所述等差施加至所述多个DUT单元的漏极端；并且其中所述漏源电压源电路包括多个电压源以生成等差电压，并且将所述等差电压施加至所述多个DUT单元的漏极端。 

较佳地，所述DUT单元列中的每个DUT单元还串联有多个DUT单元以形成DUT单元行，从而所述DUT单元列与DUT单元行形成DUT单元阵列。 

较佳地，各所述DUT单元行的漏极端均串联到所述漏源电压源电路中的一个电压源。 

较佳地，各所述DUT单元列的选择端均串联到同一个选择线，以同时测量所述DUT单元列中的各DUT的电学参数值。 

较佳地，所述DUT单元阵列的接地端都连接在一起，形成接地线。 

较佳地，所述DUT单元阵列的衬底端都连接在一起，形成衬底线。 

本发明对多个DUT分别施加不同应力电压，从而可同时对多个DUT进行并行的热载流子测试，因此效率较高。 

附图说明

图1为栅极电压施加电路的示意图； 

图2为选择线施加端的示意图； 

图3为矩阵电路的示意图；