[发明专利]负偏压温度不稳定性的恢复电路和恢复方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种负偏压温度不稳定性的恢复电路和恢复方法。

背景技术

随着半导体集成电路的集成度越来越高，对晶体管性能的要求也日益增高，因此，对于晶体管可靠性的要求随之提高。在CMOS工艺中，在对于PMOS晶体管的可靠性进行评价时，负偏压温度不稳定性(Negative Bias Temperature Instability，NBTI)是一个主要的评价因素。负偏压温度不稳定性是指PMOS晶体管在负偏置栅极电压和高温的作用下，PMOS晶体管的栅氧化层与衬底之间的界面处的氢硅键断裂，形成界面缺陷电荷，从而造成PMOS晶体管的阈值电压和饱和漏极电流发生漂移的现象。随着半导体器件尺寸的减小，NB TI特性也越来越明显。所述NB TI特性会使得PMOS晶体管的阈值电压(Vt)绝对值和线形区漏极电流(Idlin)的绝对值的增大，并引起饱和漏极电流和跨导绝对值的减小。这些器件参数的变化会降低PMOS晶体管的速度，并加大晶体管间的失配性，最终导致电路失效。

因此，公开号为CN102024702A的中国专利文献公开了一种改进半导体器件负偏压温度不稳定性的方法，具体包括：提供半导体衬底，在所述衬底内形成N阱区，在所述半导体衬底表面形成氧化硅层，在所述栅氧化层表面形成掺杂有P型杂质离子的多晶硅层；依次刻蚀所述多晶硅层、氧化硅层，在所述半导体衬底N阱区表面形成栅极结构；在所述栅极结构两侧进行离子注入形成P型轻掺杂区；在所述栅极结构侧壁形成侧墙；对所述侧墙两侧的轻掺杂区进行离子掺杂形成P型重掺杂区，其中，在形成栅极结构，轻掺杂区、重掺杂区后，还包括，对所述半导体衬底进行氟离子注入。由于氟和硅能形成更高键能的共价键，可以减少栅氧化层和衬底之间的界面缺陷电荷数量，从而实现对NBTI特性的改善。

但利用上述现有技术需要改变半导体器件的制作工艺，且形成的PMOS晶体管还是会具有NBTI特性，仍会影响器件的寿命。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种负偏压温度不稳定性的恢复电路和恢复方法，可以用于缓解PMOS晶体管的NBTI特性。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种负偏压温度不稳定性的恢复电路，包括：待恢复晶体管和恢复单元，所述恢复单元与待恢复晶体管的栅极相连接，所述恢复单元包括：

开关晶体管，用于控制所述待恢复晶体管是否处于恢复状态；

第一电阻和第二电阻，用于调节施加在待恢复晶体管的栅极上的电压；

信号输入端，用于输入第一电压或第二电压；

信号输出端，所述恢复单元通过信号输出端与待恢复晶体管的栅极相连接，通过所述信号输出端控制所述待恢复晶体管是否处于恢复状态；

第一电压端，所述第一电压端用于提供电源电压；

其中，所述开关晶体管的栅极与信号输入端相连接，所述开关晶体管的漏极与第一电压端相连接，所述开关晶体管的源极与第二电阻的一端相连接，所述第二电阻的另一端与信号输出端相连接；

所述第一电阻的一端与信号输入端相连接，所述第一电阻的另一端与信号输出端相连接。

可选的，所述待恢复晶体管为PMOS增强型晶体管。

可选的，所述PMOS增强型晶体管的衬底和源极施加有工作电压。

可选的，所述开关晶体管为NMOS耗尽型晶体管。

可选的，所述NMOS耗尽型晶体管的衬底连接第二电压端，所述第二电压端用于提供工作电压。

可选的，所述电源电压大于工作电压。

可选的，所述第一电阻和/或第二电阻的电阻值可调。

可选的，所述待恢复晶体管为电路中的其中一个晶体管或用于晶体管可靠性测试的测试晶体管。

本发明实施例还提供了一种利用所述负偏压温度不稳定性的恢复电路的恢复方法，包括：

当所述待恢复晶体管处于正常工作状态时，将第一电压施加在所述信号输入端，使得所述开关晶体管的沟道区关闭，所述第一电压施加在待恢复晶体管的栅极上，使得所述待恢复晶体管正常工作；

当所述待恢复晶体管处于恢复状态时，将第二电压施加在所述信号输入端，使得所述开关晶体管的沟道区开启，使得施加在待恢复晶体管上的栅极电压大于所述第二电压，恢复待恢复晶体管的负偏压温度不稳定性。

可选的，所述第一电压为0V。

可选的，所述第二电压为1.2V。

可选的，所述电源电压为2.5V。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：