[發明專利]一種基于仿真技術的半導體器件TDDB失效測試方法

在審

• 申請號: 201410418580.6
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104182582A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 張華
• 申請（專利權）人: 中國航空綜合技術研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于失效測試技術領域，涉及一種基于仿真技術的半導體器件TDDB失效測試方法。

背景技術

隨著集成電路溝道長度的不斷減小，其柵氧化層厚度也一起按比例縮小，SiO2絕緣柵介電層的厚度已從40年前的幾百納米減小到現在的2.0nm左右。美國“國家半導體技術發展藍圖”指出，Si02介電層的厚度到2012年將減小到小于1.0nm，已經達到了原子尺度的大小。但隨著器件尺寸的不斷縮小，隨之產生的問題有：(1)柵漏電流的增加，隨著二氧化硅膜厚的減小，柵漏電流就會增加；(2)雜質擴散，柵極、二氧化硅和硅襯底之間存在雜質濃度梯度，所以雜質會從柵極中擴散到硅襯底中或者固定在二氧化硅中。上述問題直接導致晶體管柵氧化層TDDB失效越發嚴重。

半導體器件柵氧化層TDDB失效傳統的測試方法為物理試驗測試法。物理測試法需要在半導體器件通過設計、驗證、畫版圖、流片等程序生產出來后，根據半導體器件實現的功能設計其外圍電路，并通過探針臺等專用設備對半導體器件的柵極進行測試，獲取柵極電壓。最后，將測量得到的柵極電壓和其他器件已知信息代入TDDB失效模型中計算半導體器件壽命。可以看出，傳統的測試方法需要昂貴的測試設備、人員、先期測試準備以及測試本身大量的時間。

發明內容

本發明的目的是提出一種省時省力地測試半導體器件TDDB失效的方法。本發明的技術解決方案是通過以下技術措施來實現的：

該種基于仿真技術的半導體器件TDDB失效測試方法，，其特征在于：該方法的步驟為：

步驟一：收集器件的已知信息，包括：

a)器件內部晶體管級電路圖；

b)器件內部晶體管柵氧化層擊穿激活能、電場擊穿系數和電場加速因子；

c)器件內部晶體管柵氧化層厚度；

d)器件內部晶體管溝道設計長度、有效寬度、源區面積、漏區面積等信息；

e)器件生產商提供的器件典型應用電路，該器件典型應用電路包括激勵源和負載；

步驟二：基于Synopsys公司的Saber軟件平臺，依據步驟一d)項中器件內部晶體管參數信息，利用參量化模板建模方法建立器件內部每一個晶體管的EDA模型；

步驟三：基于Synopsys公司的Saber軟件平臺，依據步驟一a)項中器件的內部電路圖，利用步驟二中已建立的每一個晶體管EDA模型，搭建器件的晶體管級EDA系統模型；

步驟四、基于Synopsys公司的Saber軟件平臺，依據步驟一e)項中的器件典型應用電路建立步驟三中搭建起來的器件晶體管級EDA系統模型的仿真測試電路，即將器件的激勵源和負載連接到器件晶體管級EDA系統模型對應的管腳上；

步驟五、基于Synopsys公司的Saber軟件平臺，用器件晶體管級EDA系統模型的仿真測試電路進行穩態仿真測試和瞬態仿真測試，得到器件晶體管級EDA系統模型中晶體管柵極的電壓仿真值；

步驟六、將步驟一中b)項的晶體管柵氧化層擊穿激活能、電場擊穿系數和電場加速因子，c)項的晶體管柵氧化層厚度以及步驟五得到的晶體管柵極的電壓仿真值代入到美國馬里蘭大學Calce?Fast軟件TDDB失效E模型中，計算器件內部晶體管的TDDB失效時間，將其中最短的失效時間視為該器件的失效壽命。

本發明具有的優點和有益效果，本發明利用計算機軟件對半導體TDDB進行仿真計算與需要昂貴的測試設備、人員、先期測試準備以及測試本身的大量時間的物理試驗測試相比，基于仿真技術的測試方法節省了大量的時間和成本。利用本發明對半導體器件TDDB失效進行測試，無需對待測半導體器件進行生產，在其最初的設計之初就可進行測試，提前找出設計階段中半導體器件存在的由于TDDB導致的薄弱環節。另外，與傳統的測試方法需要各種微電子學專業知識和設備相比，本發明簡單、實用，分析人員通過計算機軟件短時間內就可實現對半導體器件TDDB進行測試的目的。綜上，本發明對于提到晶體管的可靠性乃至整個半導體器件的可靠性都要重要意義。

附圖說明

圖1為本發明測試方法的流程圖

圖2為本發明方法實施例中的晶體管的EDA模型

圖3為本發明方法實施例中的器件晶體管級EDA系統模型

圖4為本發明方法實施例中的器件晶體管級EDA系統模型的仿真測試電路

具體實施方式

以下將結合附圖實施例對本發明技術方案作進一步地詳述：