[发明专利]MOSFET的BTI性能测试电路及基于其的测试方法有效

专利信息
申请号: 201711343344.2 申请日: 2017-12-14
公开(公告)号: CN109975679B 公开(公告)日: 2021-06-08
发明(设计)人: 王锴 申请(专利权)人: 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司;中芯国际集成电路制造(北京)有限公司
主分类号: G01R31/26 分类号: G01R31/26
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 张振军;吴敏
地址: 201203 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: mosfet bti 性能 测试 电路 基于 方法
【说明书】:

一种MOSFET的BTI性能测试电路及基于其的测试方法,所述BTI性能测试电路包括:级联的多个反相器,每一反相器由P型MOSFET和N型MOSFET构建,各个反相器中的P型MOSFET的源极耦接第一施压端口,各个反相器的输入端耦接第二施压端口;多个第一传输电路,每两个反相器之间耦接有第一传输电路,响应于测量控制信号,第一传输电路导通或者关断;其中,在向各个反相器中的P型MOSFET和N型MOSFET的栅极和源极之间分别施加不同持续时间的预设的高压后,多个反相器的器件延迟相对变化率用于确定MOSFET的BTI性能模型。采用该发明技术方案可以简化对MOSFET的BTI性能测试方式,提高测试效率。

技术领域

本发明涉及MOSFET的BTI性能检测,特别涉及一种MOSFET的BTI性能测试电路及基于其的测试方法。

背景技术

在现代微电子电路领域中,偏压温度不稳定性(Bias TemperatureInstabilities,简称BTI)是一种衡量金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,简称MOSFET)可靠性的一个重要方面,它表征了MOS管的退化程度与温度和偏压之间的关系。

受到温度和偏压的影响,MOSFET会产生大量的参数变化,尤其是阈值电压的上升。作为MOSFET中跨导和漏电流以外最重要的参数,阈值电压可以用于衡量MOSFET的退化情况。所述阈值电压的上升,意味着相同栅压下的漏电流减小,也即单位时间的电荷流动变慢,这导致了MOSFET的退化,甚至失效,严重影响了MOSFET的可靠性。对于逻辑器件和存储器件等应用而言,阈值电压出现10%的偏移就会使电路失效。

目前,通常采用在预设温度(例如125℃)下,对MOSFET施加高压,随着时间的推延,对MOSFET逐渐增大的阈值电压进行测量的方式建立MOSFET的BTI性能模型。在具体实施中,由于加压方式不同,P型MOSFET和N型MOSFET无法兼容测试,因此需要分别对二者进行测试。此外,需要对于每一个MOSFET单独测试,而单独测试的时间至少需要3个小时。因此,现有技术方案中对MOSFET的BTI性能的测试方式繁琐,效率低。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何简化对MOSFET的BTI性能的测试方式,提高测试效率。

为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种MOSFET的BTI性能测试电路,所述BTI性能测试电路包括:级联的多个反相器,每一反相器由P型MOSFET和N型MOSFET构建,各个反相器中的P型MOSFET的源极耦接第一施压端口,各个反相器的输入端耦接第二施压端口;多个第一传输电路,每两个反相器之间耦接有所述第一传输电路,响应于测量控制信号,所述第一传输电路导通或者关断;其中,在向各个反相器中的P型MOSFET和N型MOSFET的栅极和源极之间分别施加不同持续时间的预设的高压后,所述多个反相器的器件延迟相对变化率用于确定MOSFET的BTI性能模型。

可选地,所述BTI性能测试电路还包括:延迟测量模块,响应于所述测量控制信号控制所述第一传输电路导通,所述多个反相器中的首个反相器的输入端输入有数据输入信号,所述延迟测量模块适于测量所述多个反相器中的最后一个反相器输出的数据输出信号相对于所述数据输入信号的器件延迟。

可选地,所述BTI性能测试电路还包括:控制器,适于根据所获得的所述多个反相器的器件延迟相对变化率拟合得到所述多个反相器的器件延迟相对变化率与所述高压的持续时间之间的关系,再根据所述关系得到所述多个反相器的器件延迟相对变化率为预设值时,所述高压的持续时间得到所述MOSFET的BTI性能模型。

可选地,在每一次所述高压在施加所述持续时间后,所述多个反相器的器件延迟相对变化率均小于所述预设值。

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