[發(fā)明專利]一種熱載流子注入測(cè)試MOS器件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810035113.X
• 申請(qǐng)日: 2008-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN101271143A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐逸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 屈蘅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件可靠性測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及熱載流子注入測(cè)試MOS器件的方法。

背景技術(shù)

當(dāng)半導(dǎo)體制作工藝進(jìn)入深亞微米時(shí)代，半導(dǎo)體器件可靠性越來越直接影響著制作的IC芯片的性能和使用壽命。由于熱載流子注入是一直影響半導(dǎo)體MOS器件性能的重要因素，其直接引起MOS器件性能的退化，因此熱載流子注入成為了MOS器件可靠性測(cè)試的一項(xiàng)重要指標(biāo)。MOS器件熱載流子的注入是按照J(rèn)EDEC標(biāo)準(zhǔn)，在相同加載電壓下記錄不同電壓加載時(shí)間下所測(cè)試的MOS器件性能指標(biāo)的退化幅度。目前熱載流子引起的MOS器件性能退化的規(guī)律普遍接受加州大學(xué)伯克利分校的胡正明教授創(chuàng)建的胡模型，該模型一直作為MOS器件可靠性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)模型。

胡模型認(rèn)為，MOS器件的衰變幅度隨時(shí)間是遵循一個(gè)密指數(shù)函數(shù)的規(guī)律。然而，在很多情況下，例如，在測(cè)試的最初幾萬秒內(nèi)曲線的波動(dòng)和隨著電壓加載時(shí)間的延長(zhǎng)，器件性能的衰變率呈現(xiàn)飽和的情況下，這種單一的密指數(shù)函數(shù)不能完全刻畫器件性能在整個(gè)測(cè)試階段的衰變規(guī)律。為提高胡模型的擬合精度，通常方法是選取長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試的數(shù)據(jù)點(diǎn)，代入數(shù)據(jù)擬合軟件，利用胡模型中密指數(shù)函數(shù)進(jìn)行擬合。但是，由于人為的因素，不同的測(cè)試人員會(huì)選用不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，因此導(dǎo)致會(huì)得出不同的測(cè)試結(jié)果。因此傳統(tǒng)的熱載流子注入MOS器件的測(cè)試方法，存在胡模型中密指數(shù)函數(shù)擬合精度不高和人為因素導(dǎo)致的測(cè)試結(jié)果不同的問題。這些問題都會(huì)導(dǎo)致MOS器件性能評(píng)估的準(zhǔn)確度不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種熱載流子注入測(cè)試MOS器件的方法，以解決傳統(tǒng)測(cè)試方法中胡模型中密指數(shù)函數(shù)擬合精度不高和人為因素導(dǎo)致的測(cè)試結(jié)果不同的問題，從而進(jìn)一步解決MOS器件性能評(píng)估的準(zhǔn)確度不高的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的熱載流子注入測(cè)試MOS器件的方法，其中MOS器件熱載流子的注入基于JEDEC標(biāo)準(zhǔn)，該方法包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)JEDEC標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)器件進(jìn)行熱載流子注入實(shí)驗(yàn)，記錄不同電壓加載時(shí)間下所測(cè)試的MOS器件電學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)值，計(jì)算所測(cè)試出的電學(xué)參數(shù)衰退幅度值；步驟2：將不同時(shí)間點(diǎn)下計(jì)算出的MOS器件電學(xué)參數(shù)衰退幅度數(shù)據(jù)利用以下公式進(jìn)行擬合；

y=Atn+Bexp(Ct)+Dln(t)+E]]>

其中，t為測(cè)試時(shí)間值，y代表擬合得出的所測(cè)試的MOS器件電學(xué)參數(shù)衰退幅度數(shù)據(jù)，n、A、B、C、D和E為6個(gè)待定常數(shù)；步驟3：根據(jù)步驟2的擬合結(jié)果，確定步驟2中公式中指數(shù)n和常數(shù)A、B、C、D、E值，此時(shí)得出的公式即為熱載流子注入MOS器件后所測(cè)試的電學(xué)參數(shù)退化規(guī)律的計(jì)算公式；步驟4：依據(jù)步驟3得出的電學(xué)參數(shù)退化規(guī)律的計(jì)算公式來推算所測(cè)試的MOS器件的電學(xué)參數(shù)的可靠性是否合格。其中，步驟1中所測(cè)試MOS器件電學(xué)參數(shù)衰退幅度通過以下公式進(jìn)行計(jì)算：

M＝(M-M₀)/M₀

其中，M為不同時(shí)間下所記錄的電學(xué)參數(shù)值，M₀為測(cè)試時(shí)間為零秒時(shí)對(duì)應(yīng)的電學(xué)參數(shù)值。然而所測(cè)試的MOS器件電學(xué)參數(shù)一般包括：線性區(qū)漏端電流、飽和區(qū)漏端電流和線性區(qū)最大跨導(dǎo)。步驟3中得出的所測(cè)試的電學(xué)參數(shù)退化規(guī)律的計(jì)算公式與測(cè)試數(shù)據(jù)之間的擬合精度采用相關(guān)系數(shù)描述。步驟4中推算MOS器件的電學(xué)參數(shù)的可靠性是否合格是通過給定步驟3中得出的公式的測(cè)試時(shí)間，計(jì)算所述給定測(cè)試時(shí)間下所測(cè)試電學(xué)參數(shù)y的值是否超過預(yù)設(shè)電學(xué)參數(shù)的衰退幅度。

與傳統(tǒng)熱載流子注入測(cè)試MOS器件方法相比，本發(fā)明通過將原來的密指數(shù)函數(shù)擬合測(cè)試數(shù)據(jù)改為步驟3中所得出的公式來擬合測(cè)試出的MOS器件數(shù)據(jù)，可完全刻畫MOS器件電學(xué)參數(shù)在整個(gè)階段的變化規(guī)律，克服了胡模型中密指數(shù)函數(shù)擬合精度不高和人為因素導(dǎo)致的測(cè)試結(jié)果不同的問題，從而提高了MOS器件性能評(píng)估的準(zhǔn)確度。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的熱載流子注入測(cè)試MOS器件的方法作進(jìn)一步詳細(xì)具體地描述。