[发明专利]TDDB测试结构、TDDB测试系统及其测试方法

说明书

一种TDDB测试结构、测试系统及其测试方法，所述TDDB测试结构包括：在电压源和地端之间并联连接的多个测试单元，其中，所述多个测试单元的每一个包括：连接至所述地端的电介质测试样本，以及连接在所述电介质测试样本和所述电压源之间的控制模块，所述控制模块在使能信号下导通，在所述电介质测试样本击穿时关断。技术方案中所述控制模块在加载使能信号源时导通，在所述电介质测试样本击穿时关断。当电介质测试样本击穿关断以后，其他测试单元的测试仍在继续。因此，可以同时测量多个测试单元，不需逐个进行测试，大大缩短了测试时间，提高了测试效率。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种TDDB测试结构、TDDB测试系统及其测试方法。

背景技术

在半导体制造中，TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown，时间相关的电介质击穿)测试是一种重要的可靠性测试方法，可以用来预测半导体器件的使用寿命。

常规TDDB测试是在待测电介质样本的一端施加电压源，另一端接地端，持续监测通过待测电介质样本的电流，一旦待测电介质样本发生击穿引起电路短路，就会监测到突然跳变的大电流，记录此时的时间，就能评估出器件的使用寿命。

TDDB测试通常需要逐一对待测电介质样本进行测试。为了确保测试结果的统计学意义，同样类型的待测电介质样本数量一般为15个以上，而待测电介质样本又有多种类型，一次完整的TDDB测试耗时久，效率低。因此，需要一种能有效缩短测试时间的高效率的TDDB测试结构及其测试方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种TDDB测试结构、TDDB测试系统及其测试方法，有效的缩短了测试时间，提高了测试效率。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种TDDB测试结构，其特征在于，包括：在电压源和地端之间并联连接的多个测试单元，其中，所述多个测试单元的每一个包括：连接至所述地端的电介质测试样本，以及连接在所述电介质测试样本和所述电压源之间的控制模块，所述控制模块在使能信号下导通，在所述电介质测试样本击穿时关断。

可选的，所述电介质测试样本为电容器，所述电容器包括电介质。

可选的，所述控制模块包括：MOS晶体管，所述MOS晶体管包括用于加载使能信号的栅极、漏极以及连接至所述电介质测试样本的源极；连接在所述漏极与所述电压源之间的电阻器；连接在所述栅极与所述源极之间的延时单元，所述延时单元的输入端与所述源极连接，输出端与所述栅极连接。

可选的，所述延时单元是由偶数个反相器组成。

可选的，所述偶数个反相器串联连接。

可选的，所述电介质测试样本为N型测试样本，所述电压源用于提供正电压；或者，所述电介质测试样本为P型测试样本，所述电压源用于提供负电压。

可选的，所述多个测试单元的每个所述控制模块加载同一使能信号。

本发明实施例还提供一种TDDB测试系统，其特征在于，包括：如上所述的测试结构；与所述测试结构相连的电压源；向所述控制模块提供使能信号的使能信号源；以及连接在所述电压源和所述控制模块之间的检测设备，所述检测设备用于获得电压源和所述控制模块之间的电流-时间曲线。

可选的，所述检测设备是示波器。

本发明实施例还提供一种TDDB测试方法，其特征在于，包括：提供如上所述测试系统；向所述控制模块加载使能信号，使控制模块导通；通过检测设备测量电压源和所述控制模块之间的电流-时间曲线；根据电流增大时刻获得所述多个测试单元对应的多个击穿时间。

可选的，还包括：根据所述多个击穿时间，获得电介质测试样本中电介质的寿命。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：