[发明专利]栅氧化层时变击穿测试方法、可靠性测试方法及测试结构

说明书

本发明涉及器件可靠性研究领域，提供一种栅氧化层时变击穿测试方法、可靠性测试方法及测试结构。所述栅氧化层时变击穿测试方法包括：将多个氧化层电容的衬底集成为一个共用的测试极并接地，其中所述多个氧化层电容各自的栅氧化层的面积均不相同；在通过同一恒定电压源向各个氧化层电容的栅极同时施加同一恒定电压的条件下，持续测量各个氧化层电容的栅极电流；将氧化层电容的栅极电流发生跳变的时间作为该氧化层电容的栅氧化层击穿时间，直至获得各个氧化层电容的栅氧化层击穿时间。本发明在持续施加恒定电压的情况下一次测试就可以获得多个氧化层电容的栅氧化层击穿时间，在节省测试设备成本的前提下，极大地提高了测试效率。

技术领域

本发明涉及器件可靠性研究领域，具体地涉及一种栅氧化层时变击穿测试方法、一种栅氧化层可靠性测试方法、一种用于栅氧化层时变击穿测试的集成测试结构以及一种栅氧化层可靠性测试系统。

背景技术

在集成电路芯片研发设计过程中，需要对MOS器件的可靠性进行评估。栅氧化层是MOS器件的心脏，在MOS器件可靠性评估方面，栅氧化层的时变介质击穿TDDB(Time-Dependent Dielectric Breakdown，与时间相关电介质击穿，又称为经时击穿、时变击穿)是重要指标之一。

MOS器件可靠性评估需要大量样本数据，即需要对大量的样品进行击穿测试，得到栅氧化层击穿时间的统计数据，再根据统计数据分析栅氧化层的可靠性。然而，现有的栅氧化层时变击穿测试方法，针对单一的氧化层电容，一套测试设备一次只能测试一个氧化层电容的栅氧化层时变击穿时间，测试效率非常低。

发明内容

本发明的目的是提供一种栅氧化层时变击穿测试方法及栅氧化层可靠性测试方法，以解决上述的测试效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种栅氧化层时变击穿测试方法，所述方法包括：

将多个氧化层电容的衬底集成为一个共用的测试极并接地，其中所述多个氧化层电容各自的栅氧化层的面积均不相同；

在通过同一恒定电压源向各个氧化层电容的栅极同时施加同一恒定电压的条件下，持续测量各个氧化层电容的栅极电流；

将氧化层电容的栅极电流发生跳变的时间作为该氧化层电容的栅氧化层击穿时间，直至获得各个氧化层电容的栅氧化层击穿时间。

进一步地，所述持续测量各个氧化层电容的栅极电流，包括：通过各个氧化层电容的栅极与所述同一恒定电压源之间设置的电流表测量流经各个氧化层电容的栅极的电流。

进一步地，所述将氧化层电容的栅极电流发生跳变的时间作为该氧化层电容的栅氧化层击穿时间，直至获得各个氧化层电容的栅氧化层击穿时间，包括：监测与各个氧化层电容的栅极相连接的电流表的显示值是否发生跳变；在与氧化层电容的栅极相连接的电流表的显示值跳变时，记录施加在该氧化层电容的栅极的恒定电压的持续时间作为该氧化层电容的栅氧化层击穿时间，直至获得各个氧化层电容的栅氧化层击穿时间。

进一步地，所述在与氧化层电容的栅极相连接的电流表的显示值跳变时，记录施加在该氧化层电容的栅极的恒定电压的持续时间作为该氧化层电容的栅氧化层击穿时间，直至获得各个氧化层电容的栅氧化层击穿时间，包括：按照电流表的显示值的跳变顺序，依次记录施加在各个氧化层电容的栅极的恒定电压的持续时间作为各个氧化层电容的栅氧化层击穿时间，直至获得各个氧化层电容的栅氧化层击穿时间。

进一步地，所述氧化层电容的数量为三个，三个氧化层电容根据各自的栅氧化层的面积大小依次递增排布或依次递减排布。

本发明第二方面提供一种栅氧化层可靠性测试方法，所述方法包括：

采用上述的栅氧化层时变击穿测试方法，获得多个氧化层电容的栅氧化层击穿时间；

对所述多个氧化层电容的栅氧化层击穿时间进行统计分析，得到栅氧化层寿命预测结果；