负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法
【专利摘要】本发明揭示了一种负偏压温度不稳定性检测电路，该电路包括：环形回荡器电路，每一测试电路的第一节点通过一分压元件与其前一测试电路的第二节点相连，每一测试电路包括互补的待测PMOS管和NMOS管，所述待测PMOS管的源极接第一电压端、栅极接所述第一节点、漏极接所述第二节点，所述NMOS管的源极接低电平、栅极接第一节点、漏极接所述第二节点，所述每一测试电路的第二节点接第二电压端，所述每一测试电路的第一节点接第三电压端。本发明还揭示了一种检测方法，包括通过控制所述第二电压端和所述第三电压端使得所述待测PMOS管处于压力状态和测试状态。本发明的负偏压温度不稳定性检测电路，能准确测试PMOS管的负偏压温度不稳定性。
【专利说明】负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路可靠性测试领域，特别是涉及一种负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法。
【背景技术】
[0002]偏压温度不稳定性(Bias Temperature Instability,简称BTI)是互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,简称CMOS)可靠性的基本问题之一。其中，BTI分为负偏压温度不稳定性(Negative Bias Temperature Instability,简称 NBTI)和正偏压温度不稳定性(Positive Bias Temperature Instability,简称 PBTI)。NBTI是指在高温下对PMOS管施加负栅压而引起的一系列电学参数的退化，NBTI效应的产生过程主要涉及正电荷的产生和钝化，即界面陷阱电荷和氧化层固定正电荷的产生以及扩散物质的扩散过程，氢气和水汽是引起NBTI的两种主要物质。对于硅材料的栅介质构成的纳米尺度的CMOS，PMOS管的NBTI是影响器件寿命的主要原因，所以如何准确地测量PMOS管的NBTI对器件的可靠性由重要的影响。
[0003]图1为现有技术中的负偏压温度不稳定性检测电路的示意图，该负偏压温度不稳定性检测电路基于环形振荡器电路，通过测试PMOS管在施加应力电压前后的环形回荡器电路振荡频率的变换，测试PMOS管的负偏压温度不稳定性，但该负偏压温度不稳定性检测电路无法区分PMOS管的负偏压温度不稳定性和NMOS管的正偏压温度不稳定性对电路振荡频率影响的程度，所以无法准确地测量PMOS管的负偏压温度不稳定性。
[0004]因此，如何提供一种能够测试PMOS管的负偏压温度不稳定性的检测电路和检测方法，已成为本领域技术人员需要解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种能够准确测试PMOS管的负偏压温度不稳定性的负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种负偏压温度不稳定性检测电路，包括:
[0007]环形回荡器电路，所述环形振荡器电路包括η级测试电路，每级测试电路的结构相同，每一测试电路包括第一节点和第二节点，每一测试电路的第一节点通过一分压元件与其前一测试电路的第二节点相连，η为正整数；其中
[0008]每一测试电路包括互补的待测PMOS管和NMOS管，且所述待测PMOS管的源极接一第一电压端、栅极接所述测试电路的第一节点、漏极接所述测试电路的第二节点，所述NMOS管的源极接低电平、栅极接所述测试电路的第一节点、漏极接所述测试电路的第二节点，所述每一测试电路的第二节点接一第二电压端，所述每一测试电路的第一节点接一第三电压端。
[0009]进一步的，所述分压元件为电阻或稳压二极管。
[0010]进一步的，所述分压元件为电阻，所述电阻的阻值为10欧?10000欧。[0011]进一步的,所述η≥3。
[0012]进一步的，所述的负偏压温度不稳定性检测电路的检测方法，包括:
[0013]待测PMOS管处于压力状态，所述第一电压端和第二电压端接应力电压，第三电压端接低电平，以对所述待测PMOS管施加负栅压；
[0014]待测PMOS管处于测试状态，所述第一电压端接应力电压，，所述第二电压端和第三电压端不加负载，以检测由所述待测PMOS管的负偏压温度不稳定性而引起的信号变化。
[0015]进一步的，所述应力电压为直流电压。
[0016]进一步的，所述负偏压温度不稳定性通过所述环形回荡器电路振荡频率的变化来表征。
[0017]进一步的，所述的负偏压温度不稳定性检测电路的检测方法，包括:
[0018]在所述待测PMOS管处于压力状态的步骤前，测试所述环形回荡器电路的参考振
荡频率；
[0019]在所述待测PMOS管处于测试状态的步骤时，测量所述环形回荡器电路的测试振
荡频率；
[0020]计算所述待测PMOS的负偏压温度不稳定性。
[0021]进一步的，
[0022]
【权利要求】
1.一种负偏压温度不稳定性检测电路，包括: 环形回荡器电路，所述环形振荡器电路包括η级测试电路，每级测试电路的结构相同，每一测试电路包括第一节点和第二节点，每一测试电路的第一节点通过一分压元件与其前一测试电路的第二节点相连，η为正整数；其中 每一测试电路包括互补的待测PMOS管和NMOS管，且所述待测PMOS管的源极接一第一电压端、栅极接所述测试电路的第一节点、漏极接所述测试电路的第二节点，所述NMOS管的源极接低电平、栅极接所述测试电路的第一节点、漏极接所述测试电路的第二节点，所述每一测试电路的第二节点接一第二电压端，所述每一测试电路的第一节点接一第三电压端。
2.如权利要求1所述的负偏压温度不稳定性检测电路，其特征在于，所述分压元件为电阻或稳压二极管。
3.如权利要求2所述的负偏压温度不稳定性检测电路，其特征在于，所述分压元件为电阻，所述电阻的阻值为10欧~10000欧。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的负偏压温度不稳定性检测电路，其特征在于，所述 η > 3。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的负偏压温度不稳定性检测电路的检测方法，包括: 待测PMOS管处于压力状态，所述第一电压端和第二电压端接应力电压，第三电压端接低电平，以对所述待测PMOS管施加负栅压；` 待测PMOS管处于测试状`态，所述第一电压端接应力电压，，所述第二电压端和第三电压端不加负载，以检测由所述待测PMOS管的负偏压温度不稳定性而引起的信号变化。
6.如权利要求5所述的负偏压温度不稳定性检测电路的检测方法，其特征在于，所述应力电压为直流电压。
7.如权利要求5或6所述的负偏压温度不稳定性检测电路的检测方法，其特征在于，所述负偏压温度不稳定性通过所述环形回荡器电路振荡频率的变化来表征。
8.如权利要求7所述的负偏压温度不稳定性检测电路的检测方法，包括: 在所述待测PMOS管处于压力状态的步骤前，测试所述环形回荡器电路的参考振荡频率； 在所述待测PMOS管处于测试状态的步骤时，测量所述环形回荡器电路的测试振荡频率； 计算所述待测PMOS的负偏压温度不稳定性。
9.如权利要求8所述的负偏压温度不稳定性检测电路的检测方法，其特征在于，
【文档编号】G01R31/26GK103792475SQ201210435238
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】冯军宏, 甘正浩 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司