[发明专利]MOSFET过冲电压和下冲电压的测量结构和方法

说明书

MOSFET过冲电压/下冲电压的测量结构和方法，包括：N阱和P阱，分别具有PMOS和NMOS；设置在N阱中的第一阱区接触连接第一电源电压；设置在P阱中的第二阱区接触连接第二电源电压；在过冲电压测试期间，PMOS的源端或漏端之一用作输入端用于输入激励电流且同时用作输出端用于记录输出电压，NMOS的源端或漏端连接第二电源电压；在下冲电压测试期间，NMOS的源端或漏端之一用作输入端用于输入激励电流且同时用作输出端用于记录输出电压，PMOS的源端或漏端连接第一电源电压。本发明利用相邻源漏端和阱接触构成的PNPN结构作为测试结构，使用闩锁方法测得过冲电压和下冲电压，简化了测试结构，提高了测试效率。

技术领域

本发明涉及一种测量MOSFET寄生二极管电压参数的结构和方法，特别是涉及一种测量MOSFET寄生二极管的过冲电压和下冲电压的结构和方法。

背景技术

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)当前已广泛应用于各种集成电路中，不仅用于数字逻辑器件，也用于存储器件、开关控制器件等等。MOSFET由于栅极绝缘层的存在，通常具有高输入阻抗的特性。

然而，随着器件特征尺寸持续缩减，金属栅极与掺杂半导体的沟道区之间的栅极绝缘层厚度、金属栅极侧壁的间隔侧墙的厚度、以及相邻器件之间浅沟槽隔离的深度也相应的减小，如果输入电压的波动、诸如信号上升边沿的过冲电压、下降边沿的下冲电压超过一定的临界值，将使得局部电场过大而击穿绝缘介质层，造成本应该相互绝缘的导体或半导体之间短路。即便后续电压恢复额定范围，击穿短路带来的大电压、大电流将改变半导体区域载流子的分布、绝缘区域存储电荷的分布，器件也无法重新恢复正常工作状态。因此这种过冲电压和下冲电压带来的影响是破坏性的。

为此，在先进工艺节点的设计和制造过程期间，特别是在电路设计过程中，必须对于MOSFET能够承受的过冲电压(器件开始出现负阻时电压与V_dd的差值)和下冲电压(器件开始出现负阻时与V_ss的差值)进行明确的定义。然而，现在过冲电压和下冲电压的定义都是关于电路级别的，还没有关于器件级别的过冲电压和下冲电压的定义。因此，如何低成本、高效率测量MOSFET的上述电压参数对于提高电路设计的成功率是具有重要意义的。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种简便、高效的MOSFET过冲电压/下冲电压的测量结构和方法。

为此，本发明提供了一种MOSFET过冲电压/下冲电压的测量结构，其特征在于，包括：

位于衬底中的相邻的N阱和P阱，分别具有PMOS和NMOS；

设置在N阱中的第一阱区接触，用于连接第一电源电压；

设置在P阱中的第二阱区接触，用于连接第二电源电压；

在过冲电压测试期间，PMOS的源端或漏端用作输入端用于输入激励电流且同时用作输出端用于记录输出电压，NMOS的源端或漏端连接第二电源电压；

在下冲电压测试期间，NMOS的源端或漏端用作输入端用于输入激励电流且同时用作输出端用于记录输出电压，PMOS的源端或漏端连接第一电源电压。

其中，第一阱区接触与PMOS的源端或漏端相邻。

其中，第二阱区接触与NMOS的源端或漏端相邻。

其中，所述第一阱区接触包括N型掺杂区，所述第二阱区接触包括P型掺杂区。

本发明还进一步提供了一种采用上述任一项所述的MOSFET过冲电压/下冲电压的测量结构进行测量的方法，其特征在于，包括：

将所述第一阱区接触连接第一电源电压、第二阱区接触连接第二电源电压，将输入激励电流输入所述输入端，判断是否发生闩锁；