[发明专利]电介质层的预灾变、应力诱导漏电流情况的检测

说明书

技术领域

在电子设备中，集成电路(又称IC、芯片或微芯片)是典型地由半导体器件和/或无源部件构成的小型电子电路。集成电路被用在当今使用的几乎所有电子设备中并且彻底改变了电子世界。集成电路的低成本生产使得计算机、蜂窝电话和其他数字家电作为现代社会不可分割的一部分成为可能。

背景技术

由于IC上的半导体器件的特征尺寸(feature size)小，所以在制造过程期间保持极其严格公差(tight tolerance)是关键性的。例如，采取大的长度以确保电介质层，诸如晶体管中的栅极氧化物或片上电容器的板(plate，极板)之间的电介质，具有均匀的厚度和导电率。这些电介质层中的缺陷和瑕疵可导致器件不能像计划的那样在预定工作范围上工作，或者甚至可导致器件故障。例如，弱污点、局部污染、多余残留、等离子增强处理步骤导致的预损伤等等会不利地影响电介质层并最终降低器件的寿命。

在保持电介质层(特别是栅极氧化物)均匀的尝试中，在传统制造工艺中在各个点处执行高电压测试。这些测试的目的是通过异常器件操作或器件故障来识别任何电介质层缺陷。如果发现电介质缺陷，工程师就研究制造工艺以识别该缺陷的根本原因，所以可尽快地进行补救。

然而，令人遗憾的是，即使不是不可能，但直到现在对有缺陷的电介质的直接物理故障分析还是困难的，因为传统的高电压测试通过破坏电介质层的物理结构而导致器件故障。例如，在很多情况下高电压测试导致器件上电流热散逸(thermal runaway)，其熔化了电介质和其他附近区域。因此，直到现在，对有缺陷的器件及其电介质(例如，识别化学污染或微裂纹的存在)进行物理分析还是困难的或不可能的，因为由于灾变性故障，原器件结构被改变了。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，提供了一种方法，包括：将偏压施加到被测器件以从被测器件生成应力诱导漏电流(SILC)；分析SILC以识别预灾变SILC情况，在预灾变SILC情况之后预期被测器件的电介质灾难性地故障；在预灾变SILC情况已被识别之后移除偏压以防止电介质的灾变性故障。

根据本发明的另一实施方式，提供了一种方法，包括：将偏压施加到包含电介质层的被测器件，以通过电介质层生成应力诱导漏电流(SILC)；识别SILC的基数电平；在基数电平已被识别之后确定SILC的增加量；以及将SILC的增加量与预定阈值进行比较以识别预灾变SILC情况。

根据本发明的再一实施方式，提供了一种测试设备，包括：电流至电压转换器，耦接至被测器件，其中被测器件包括电介质层；处理器，耦接至该电流至电压转换器；以及存储器，存储处理器要执行的操作指令从而引起电流至电压转换器的操作变化，其中，存储在存储器中的指令是可操作的以使电流至电压转换器将偏压施加到被测器件而从被测器件生成应力诱导漏电流(SILC)，并且分析SILC以识别预灾变SILC情况，在该情况之后预计被测器件的电介质灾难性地故障。

附图说明

图1是描绘了根据一些实施方式的方法的流程图。

图2是示出了根据一些实施方式的测试设备的框图。

图3A至图3B示出了能够置于图2的测试设备的测试下的示例性器件；

图4是示出随时间的一系列应力诱导漏电流的波形图；

图5是示出随时间的一系列应力诱导漏电流的另一个波形图，并且其呈现出预灾变、应力诱导漏电流情况。

图6是描绘了根据一些实施方式的方法的流程图。

具体实施方式

现在参照附图描述所要求的主题，附图中相同的参考标号通篇用于指示相同的元件。在下面的描述中，为了说明，阐述了许多具体细节以提供对所要求主题的透彻理解。然而，在没有这些具体细节的情况下显然也可实现所要求的主题。

本文公开的技术施加应力于电介质层，直到检测出预灾变、应力诱导漏电流(SILC)情况。当检测到预灾变SILC情况时，应力被移除以防止电介质和其关联器件的灾变性故障。因为这些技术防止电介质层的灾变性故障，所以工程师可以进行器件的物理故障分析，现在该器件由于预灾变SILC情况的检测而知晓具有某种类型的缺陷。这样，本文公开的技术允许工程师更快地确定缺陷的根本原因，使得产量可以保持在最佳水平。