[发明专利]速率常数的测试方法、装置、存储器芯片和可读存储介质

说明书

本公开提供了一种可动离子电荷的速率常数的测试方法、装置、存储器芯片和可读存储介质，测试方法包括：响应于施加于栅极的扰动信号，测量可动离子电荷扰动时的衬底电流，扰动信号用于驱动可动离子电荷脱离栅极侧的电子；基于衬底电流确定可动离子电荷运动产生的运动电流密度；基于运动电流密度确定可动离子电荷远离栅极与靠近栅极的速度相等时的交换电流密度；测量可动离子电荷的面密度；基于交换电流密度和面密度确定速率常数。通过本公开的技术方案，基于检测到的速率常数，能够检测可动离子电荷在氧化层中的运动对阈值电压的影响，在检测到对阈值电压的影响较大时，进一步制定相应的改善策略，以提升MOS器件的可靠性。

背景技术

MOS电容是MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)的核心结构，其在制备过程中由于工艺污染等原因会引入可动离子电荷、氧化层陷阱电荷、固定氧化层电荷以及界面陷阱电荷等杂质，其中，可动离子电荷在一定温度(大于100℃)和偏移电压下可在栅氧化层中迁移，造成阈值电压的不稳定，进而导致影响器件的可靠性，而可动离子电荷的速率常数和面密度等参数决定了可动离子对外电路电流的贡献，因此正确评估速率常数，有助于准确评价可动离子电荷对器件可靠性的影响。

另外，对于同类型的MOS电容，如果逐个对每个器件中的可动离子电荷进行检测，则会产生大量的工作量。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种可动离子电荷的速率常数的测试方法、装置、存储器芯片和可读存储介质，能够提升半导体器件中的电荷杂质对半导体性能影响的评估可靠性和评估效率。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种可动离子电荷的速率常数的测试方法，应用于MOS电容，所述MOS电容包括栅极Gate和基极body，以及所述栅极和所述基极之间的氧化层Oxide，所述测试方法包括：响应于施加于所述栅极的扰动信号ΔV_GS，测量可动离子电荷扰动时的衬底电流ΔI_ex，所述扰动信号用于驱动所述可动离子电荷脱离所述栅极侧的电子；基于所述衬底电流ΔI_ex确定所述可动离子电荷运动产生的运动电流密度ΔI_Ion；基于所述运动电流密度ΔI_Ion确定所述可动离子电荷远离所述栅极与靠近所述栅极的速度相等时的交换电流密度i₀；测量所述可动离子电荷的面密度C_a；基于所述交换电流密度i₀和所述面密度C_a确定所述速率常数k₀，其中，所述速率常数k₀用于表征所述扰动信号扰动所述可动离子电荷运动的概率和频率。

在本公开的一种示例性实施例中，所述基于所述衬底电流ΔI_ex确定所述可动离子电荷运动产生的运动电流密度ΔI_Ion包括：获取所述MOS电容的充放电电流ΔI_Mos；基于所述衬底电流ΔI_ex和充放电电流ΔI_Mos之间的差值确定所述运动电流密度ΔI_Ion，其中，所述充放电电流ΔI_Mos为对所述MOS电容进行充放电的位移电流。

在本公开的一种示例性实施例中，所述获取所述MOS电容的充放电电流ΔI_Mos包括：基于第一计算式获取所述充放电电流ΔI_Mos，其中，所述第一计算式为ΔI_Mos＝ΔVjwC_Mos，ΔV为扰动电压，j为角频率，w为虚数单位，C_Mos为所述MOS电容的电容量，C_Mos为定值。