[發明專利]高壓MOS器件測試方法

無效

• 申請號: 201110247687.5
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102385029A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 韋敏俠
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體器件測試領域，尤其涉及一種高壓MOS器件(HVMOS)的測試方法。

背景技術

在半導體制造工藝的后端，通常需要對半導體晶圓上的芯片進行功能測試。測試良好的晶圓才能作為有效的產品投入后續的使用。隨著晶圓尺寸的日益增長，單片晶圓上的芯片數量也越來越多，不可能逐個測試所有芯片的器件功能，僅會在晶圓上隨機選取若干點測試其器件功能。

近年來高壓MOS器件(HV?MOS)應用日益廣泛，例如電源控制、驅動電路等領域。其工作電壓在幾十伏甚至上百伏，高電壓所帶來的許多物理特性尤其是高壓MOS器件的可靠性問題是開發的方向，而對高壓MOS器件的可靠性測試則顯得尤為重要。

以高壓NMOS器件為例，圖1示出了其半導體結構，與普通的MOS晶體管的基本結構相似，包括源漏極以及柵極。現有的器件測試方法主要是，將柵極電壓Vg與漏極電壓Vd直接通入測試電壓Vdd，而將源極接地，測試高壓NMOS器件中流過的源漏電流Ids。在測試前，通常會設定一個電流值，若所述電流Ids與該設定值吻合，則認定該器件為良品。

測試電壓Vdd不一定等于高壓MOS器件的正常工作電壓，通常測試電壓會設定的較高。發明人在測試過程中發現現有方法存在如下問題：測試電壓Vdd較高，有時候電流Ids經常達不到設定的標準，而被判定為失效。但這種失效率與預估的相差甚遠，在排除了工藝原因后，應當與測試方法有關。經過進一步研究，發明人推斷雖然載流子速度飽和并不是高壓器件特有的性質，但是因為高壓器件的電場強度通常比普通MOS高一個數量級，導致速度飽和更易于發生，且發生速度飽和的時機并不固定，即飽和電流不一致。這樣便解釋了上述現象，假設測試電壓Vdd設置的過高，使得源漏極與襯底之間的結電壓過高，容易在這些部位(圖1中的虛線所圈位置)產生二次效應，例如寄生場效應等，使得Ids飽和，而達不到預期的大小。上述現象會使得現有的測試方法無法正確判斷高壓MOS器件是否失效。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高壓MOS器件的測試方法，有效解決源漏電流因為過早飽和而導致的測試不準的問題。

本發明提供的高壓MOS器件的測試方法，用于測試半導體晶圓上各芯片的高壓MOS器件是否失效，包括：

在半導體晶圓上任選若干芯片，測試其高壓MOS器件；

將所述各芯片的高壓MOS器件的一極接地，另一極與柵極接測試端；

逐步升高在所述測試端施加的測試電壓，并同時測量各高壓MOS器件對應的源漏電流；所述測試電壓的初始值小于所述高壓MOS器件的飽和電壓；

根據所述測試電壓以及相應的源漏電流，形成各芯片的高壓MOS器件的輸出特性曲線；

根據所述輸出特性曲線判定所述高壓MOS器件是否失效。

可選的，采用固定的幅度遞增施加于測試端的測試電壓。所述測試電壓從零開始遞增或者從所述高壓MOS器件的閾值電壓開始遞增。

可選的，所述判定失效包括：將各芯片的高壓MOS器件的輸出特性曲線相互比較，從而判定失效器件。

可選的，所述判定失效包括：建立高壓MOS器件的標準輸出特性曲線，將各測試的高壓MOS器件的輸出特性曲線與之比較從而判定失效器件。

可選的，所述判定失效包括：設定所述高壓MOS器件的飽和區測試電壓的臨界值，將測試電壓在小于所述臨界值時便進入飽和區的高壓MOS器件判定為失效器件。

與現有技術相比，本發明提供的測試方法，采用遞增調整測試電壓的方式，測試源漏電流，能夠避免因寄生效應導致源漏電流過小，而發生錯誤判定的問題。

附圖說明

通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上述及其他目的、特征和優勢將更加清晰。附圖中與現有技術相同的部件使用了相同的附圖標記。附圖并未按比例繪制，重點在于示出本發明的主旨。在附圖中為清楚起見，放大了層和區域的尺寸。

圖1為高壓NMOS器件的半導體結構；

圖2為采用現有測試方法的晶體管輸出特性曲線；

圖3為本發明所述測試方法的流程圖；

圖4為采用本發明測試方法的晶體管輸出特性曲線。

圖5為本發明測試方法與現有測試方法的測試對比圖。

具體實施方式

從背景技術部分可知，現有的高壓MOS器件測試方法，在柵極以及源極上施加固定的測試電壓，測試流經的源漏電流，容易因為高壓所帶來的寄生效應，影響MOS器件的電學性能，導致測試不準。