[發明專利]一種MOS管界面態的測試方法

無效

• 申請號: 200710046681.5
• 申請日: 2007-09-29
• 公開（公告）號: CN101136347A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 唐逸
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;G01R31/26
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈蘅

技術領域

本發明涉及半導體器件測試領域，尤其涉及MOS管中界面態的測試方法。

背景技術

隨著集成芯片特征尺寸的不斷縮小和柵介質的不斷減薄，介質與襯底之間對器件性能的影響也日益嚴重。

傳統的對MOS管界面態的研究主要是針對柵介質與襯底的界面態的研究。為適應集成芯片不斷提升的集成度，各種取代二氧化硅新的高k(介電常數)柵介質的不斷涌現，柵介質也逐漸變薄。然而柵介電常數的提高或柵介質層的減薄而引起的寄生電容以及高柵氧漏電流的問題使得傳統研究氧化膜界面態的電容電壓法(C-V法)無法準確測得MOS管的界面態。

電荷泵方法現今已被證明為可靠的測量界面態密度的方法，采用這種方法可以準確獲得界面態的分布，這是C-V法無法比擬的。

電荷泵測試方法的主要原理如圖1所示，在MOSFET的柵電極施加一特定頻率、特定幅度的脈沖，將MOSFET的源極和漏極短接到襯底電極上，中間接入一源襯反向偏置的電壓。當脈沖橫跨閾值電壓V_th和平帶電壓V_fb時，如圖2所示，在襯底電極上可測到電流，此電流就為電荷泵電流I_cp。

當脈沖電壓值高于閾值電壓V_th時，使得硅表面處于反型狀態，界面缺陷能級俘獲電子，當脈沖電壓值低于平帶電壓V_fb時，硅表面處能級于近乎積累狀態，界面缺陷能級釋放電子。因而，連續這樣的脈沖就會形成界面缺陷能級電子的反復填充-釋放，因而形成了電荷泵電流I_cp。由于I_cp電流大小對界面缺陷非常敏感，所以界面缺陷的變化會直接反映在I_cp上。通過公式1就可計算MOS管界面態密度。

Dit=Icpq×Ag×f×ΔE---1]]>

D_it為界面態密度，q是基本電荷，f是脈沖頻率，Ag是柵電極的面積，ΔE是硅表面在反型與積累時費米能級之間的能量差。

隨著半導體器件特征尺寸的縮小，器件性能更易受界面態影響。然而在對器件制作工藝評價或對器件失效進行分析時，不只需要知道整個器件的界面態狀況，更需了解漏、源以及溝道中間的界面態，才可以做出判定。由于傳統的電荷泵方法需要進行十分復雜的計算過程，需要通過不斷的改變漏端與襯底的偏壓，測出一系列不同偏壓下的電荷泵曲線，根據獲得的電荷泵電流，計算出俘獲界面態的有效溝道長度，隨后對有效溝道長度求導才能算出不同位置處的界面態密度，所以傳統的電荷泵測試法在提取器件不同位置處的界面態時，需要進行大量測試和計算，過程復雜，且耗費時間較多。

發明內容

本發明的目的在于提供一種MOS管界面態的測試方法，可快速提取源、漏以及溝道中間的界面態。

為了達到上述的目的，本發明的MOS管界面態的測試方法，它包括以下步驟：

步驟1：采用電荷泵測試法測得一條電荷泵電流曲線，通過漏端開路和源端開路分別獲得另外兩條電荷泵電流曲線；

步驟2：將這三條曲線相同部分和不同部分進行分離可分別得到源、漏和溝道處電荷泵電流；

步驟3：通過源、漏和溝道處電荷泵電流可獲得這三處的界面態密度。

由源、漏和溝道處電荷泵電流通過公式1即可獲得這三處的界面態密度。

在步驟1中，采用電荷泵法測試電荷泵電流曲線時，漏端和源端是和襯底短接的。

在步驟1中，在測試漏端開路的電荷泵電流曲線時，MOS管的漏端是懸空的，源端是和襯底短接的。

在步驟1中，在測試源端開路的電荷泵電流曲線時，MOS管的源端是懸空的，漏端是和襯底短接的。