[发明专利]时间相关电介质击穿测试结构及其测试方法

说明书

一种时间相关电介质击穿测试结构包括在恒定电压和地之间并联连接的多个测试单元。所述多个测试单元中的每一个包括连接至所述恒定电压的电介质测试样本；以及连接于所述电介质测试样本和地之间的电流限制单元，所述电流限制单元用于在所述恒定电压击穿所述电介质测试样本之后限制击穿电流在所述电介质测试样本上流动。

本申请是申请日为2018年11月6日，名称为“时间相关电介质击穿测试结构及其测试方法”，申请号为201880002396.X的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及时间相关电介质击穿测试结构及其测试方法，更具体而言涉及具有电流限制单元的时间相关电介质击穿测试结构及其测试方法。

背景技术

在集成电路制造当中，可靠性评估是工艺开发的重要部分。TDDB(时间相关电介质击穿)测试是一种重要的用于评估电介质材料(例如，半导体晶体管的栅极氧化物)的可靠性的方法。然而，TDDB测试要耗费长时间进行逐一测试。一般而言，为了确保测试结果具有某种统计学意义，TDDB测试条件要求最小的样本规模，例如，至少15个测试样本。对于一些存在较大变化的工艺而言，可能要扩大所需样本规模，以确保测试结果的置信度。然而，提高样本规模将显著增大测试周期。

因此，希望提供有效地缩短测试时间的TDDB测试结构及其方法。

发明内容

因此，本发明的目标在于提供一种时间相关电介质击穿测试结构及其测试方法，用于在多个电介质测试样本中执行批量测试，以节约测试时间。

为了实现上述技术目标，根据本发明，提供了一种TDDB测试结构，其包括在恒定电压和地之间并联连接的多个测试单元。所述多个测试单元中的每一个包括连接至所述恒定电压的电介质测试样本；以及连接在所述电介质测试样本和地之间的电流限制单元，所述电流限制单元用于在所述电介质测试样本的击穿之后限制击穿电流在所述电介质测试样本上流动。

优选地，在所述恒定电压为正时，所述多个测试单元为多个N型测试单元，并且所述电流限制单元包括至少一个DEPFET(耗尽场效应)晶体管以及连接在所述至少一个DEPFET晶体管的源极和地之间的电阻器，所述至少一个DEPFET(耗尽场效应)晶体管包括连接至所述电介质测试样本的漏极、连接至地的栅极、连接至地的基极、源极；其中，由击穿电流导致的所述电阻器上的电压大于所述至少一个DEPFET晶体管的总阈值电压的绝对值。

优选地，在所述恒定电压为负时，所述多个测试单元为多个P型测试单元，并且所述电流限制单元包括连接至所述电介质测试样本的电阻器；以及至少一个DEPFET晶体管，所述至少一个DEPFET晶体管包括连接至地的漏极、连接至所述电阻器的源极、连接至所述电介质测试样本的栅极和连接至所述电介质测试样本的基极；其中，由击穿电流导致的所述电阻器上的电压大于所述至少一个DEPFET晶体管的总阈值电压的绝对值。

为了实现上述技术目标，根据本发明，提供了一种TDDB测试方法，其包括将多个测试单元并联连接在恒定电压和地之间；以及测量所述恒定电压和地之间的电流-时间曲线，以读取对应于所述多个测试单元的多个击穿时间。

优选地，所述多个测试单元包括多个电介质测试样本，并且所述方法进一步包括在所述恒定电压已经击穿所述多个电介质测试样本中的一个电介质测试样本之后，限制击穿电流在所述多个电介质测试样本中的所述一个电介质测试样本上流动。

优选地，所述多个测试单元中的每一个包括至少一个具有负阈值电压的DEPFET(耗尽场效应)晶体管，并且所述至少一个DEPFET晶体管在所述恒定电压已经击穿所述多个电介质测试样本中的一个电介质测试样本之后截止，以限制所述击穿电流在所述多个电介质测试样本中的所述一个电介质测试样本上流动。所述DEPFET在电介质测试样本的击穿之前是导通的。

对于本领域技术人员而言，在阅读了下文对通过各幅附图例示的优选实施例的详细描述之后，本发明的这些和其他目标无疑将变得显而易见。

附图说明