[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件失配特性的檢測結(jié)構(gòu)及檢測方法

有效

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• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN103066060A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 甘正浩;黃威森
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544;G01R31/26
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體測試技術(shù)，特別涉及一種用于檢測多個相同的半導(dǎo)體器件失配特性的檢測結(jié)構(gòu)及檢測方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，在單一芯片中集成的半導(dǎo)體器件的數(shù)量不斷增多，在進行集成電路設(shè)計時，通常需要使用若干相同電學參數(shù)的半導(dǎo)體器件。例如，在設(shè)計靜態(tài)隨機存儲器(Static?Random?Access?Memory，SRAM)的存儲單元時，需要有若干相同電學參數(shù)的MOS晶體管。專利號為US5744844的美國專利公開了一種6個MOS晶體管組成的靜態(tài)隨機存儲器。請參考圖1，為所述美國專利公開的SRAM存儲單元的電路圖，所述SRAM存儲單元具有四個NMOS晶體管11、12、13、14和兩個PMOS晶體管15、16，在進行SRAM設(shè)計時，需要NMOS晶體管11和12具有相同的電學參數(shù)，NMOS晶體管13、14具有相同的電學參數(shù)，PMOS晶體管15、16具有相同的電學參數(shù)。然而，在實際的產(chǎn)品中，SRAM存儲單元中名義上相同的MOS晶體管的電學參數(shù)常常會發(fā)生漂移，造成原本應(yīng)相同的MOS晶體管的電學參數(shù)失配(Mismatch)，即匹配特性下降，從而會引起SRAM存儲速度變緩、功耗增加、時鐘混亂等問題。

因此，集成電路設(shè)計者和芯片制造商都非常關(guān)注半導(dǎo)體器件失配特性的問題，以便采取相應(yīng)的措施改進。現(xiàn)有的獲得半導(dǎo)體器件失配特性的方法一般通過計算機模擬的方法來實現(xiàn)。例如，通過蒙特卡羅模擬方法來獲取MOS晶體管的失配特性，具體包括：通過選取MOS晶體管的電學參數(shù)(例如溝道長度、寬度、閾值電壓、源漏飽和電流等參數(shù))，并根據(jù)模型對所述電學參數(shù)進行模擬，獲得閾值電壓、源漏飽和電流等參數(shù)的偏差的統(tǒng)計結(jié)果。然而，所述利用計算機模擬獲得的相同MOS晶體管的失配特性的方法是基于建立模型而實現(xiàn)的，建立模型的過程是對真實情況的近似描述，無法全面真實地反映產(chǎn)品的失配特性，更無法根據(jù)測得的半導(dǎo)體器件的失配特性來分析造成電學參數(shù)失配的原因，進而采取相應(yīng)措施進行改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件失配特性的檢測結(jié)構(gòu)及檢測方法，對具有不同擺放角度和不同間隔的半導(dǎo)體器件進行失配特性檢測，從而分析造成半導(dǎo)體器件的電學參數(shù)失配的原因。

為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種半導(dǎo)體器件失配特性的檢測結(jié)構(gòu)，包括：半導(dǎo)體襯底，位于半導(dǎo)體襯底表面的若干相同的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件等角度地圍成至少一個圓環(huán)。

可選的，當所述半導(dǎo)體器件圍成多個圓環(huán)時，所述半導(dǎo)體器件圍成同心圓環(huán)，且所述半導(dǎo)體器件呈放射狀排列。

可選的，當所述半導(dǎo)體器件圍成同心圓環(huán)時，遠離圓心的圓環(huán)上的半導(dǎo)體器件數(shù)量多于靠近圓心的圓環(huán)上的半導(dǎo)體器件數(shù)量，使得遠離圓心的圓環(huán)上的半導(dǎo)體器件的密度與靠近圓心的圓環(huán)上的半導(dǎo)體器件的密度相同。

可選的，每個圓環(huán)上至少有四個半導(dǎo)體器件。

可選的，所述每個圓環(huán)上的半導(dǎo)體器件數(shù)量為偶數(shù)。

可選的，位于不同圓環(huán)上的半導(dǎo)體器件之間的間距相等。

可選的，所述半導(dǎo)體器件為場效應(yīng)晶體管、雙極結(jié)型晶體管、二極管或LED。

可選的，當所述半導(dǎo)體器件為MOS晶體管時，所述MOS晶體管的源極統(tǒng)一位于靠近圓心的一側(cè)或所述MOS晶體管的漏極統(tǒng)一位于靠近圓心的一側(cè)。

本發(fā)明實施例還提供了一種利用所述半導(dǎo)體器件失配特性的檢測結(jié)構(gòu)進行檢測的半導(dǎo)體器件失配特性的檢測方法，包括：

提供半導(dǎo)體器件失配特性的檢測結(jié)構(gòu)；

測量所述半導(dǎo)體器件失配特性的檢測結(jié)構(gòu)中的半導(dǎo)體器件的電學參數(shù)；

通過計算所述半導(dǎo)體器件的電學參數(shù)的差異比較不同制造工藝、不同擺放角度、器件密度對半導(dǎo)體器件的電學參數(shù)失配的影響程度。

可選的，所述半導(dǎo)體器件為場效應(yīng)晶體管、雙極結(jié)型晶體管、二極管或LED。

可選的，當所述半導(dǎo)體器件為MOS晶體管時，所述電學參數(shù)包括閾值電壓、飽和漏極電流、截止漏極電流、導(dǎo)通電阻、柵極電流、跨導(dǎo)、源漏電導(dǎo)、電壓放大系數(shù)其中一種或幾種。

可選的，計算所述半導(dǎo)體器件的電學參數(shù)的差異包括計算具有各個半導(dǎo)體器件的電學參數(shù)與參考半導(dǎo)體器件的電學參數(shù)之間的差值和差值的標準差。

可選的，當對具有不同擺放角度且位于同一圓環(huán)上的半導(dǎo)體器件測量其電學參數(shù)后，計算具有不同擺放角度的半導(dǎo)體器件的電學參數(shù)與參考半導(dǎo)體器件的電學參數(shù)之間的差值或差值的標準差，判斷制造工藝和半導(dǎo)體晶圓的晶向?qū)Π雽?dǎo)體器件失配特性造成的影響。