专利名称：一种实时监控nbti效应界面态产生的测试方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件可靠性测试领域，具体是PMOS器件的NBTI效应会在器件界面处产生界面态度电荷，该方法能够实时的监控界面态产生的变化。
背景技术：
近几十年来，随 着电路的集成度的提高，器件尺寸也逐渐缩小到深亚微米以致纳米量级。同时，随着器件特征尺寸缩小，器件性能也在不断变化发展。但是，器件特征尺寸的减小也带来了各种可靠性问题，其中主要包括热载流子效应(HCI)、负偏压热不稳定效应(NBTI)等。可靠性问题主要是由于外加应力导致器件内Si-SiO2界面以及栅介质层中产生一些陷阱，严重影响着小尺寸器件的各种特性。所以，能够准确地而即时地测量界面态电荷密度对于器件可靠性的研究尤为重要。由于在外界应力下产生的界面陷阱电荷具有非均匀分布的特点，因此靠传统的中带阈值电压方法、电容(C-V)方法，导纳(Conductance)方法，深能级瞬态谱(DLTS)和随机电报噪声(Random Telegraph Noise)很难可靠、准确地测量器件在外界应力下产生的缺陷。而目前比较广泛应用的测量界面态电荷密度的方法主要是电荷泵技术(ChargePumping)o电荷泵技术于1969年由J. Stephen. Brugler提出，主要的原理如图I所示,器件的源漏同时加一反偏电压，栅极加一脉冲电压。当给NMOS器件栅极加一正脉冲电压高于阈值电压Vth，使表面被深耗尽而进入反型状态时，电子将从源漏区流入沟道，其中一部分会被界面态俘获。当栅脉冲电压值低于平带电压Vfb，使器件表面返回积累状态时，沟道中的可动电子由于反偏作用又回到源和漏区。陷落在界面态中的电子由于具有较长的退陷时间常数，在沟道消失之后仍然陷落在界面态中，将与来自衬底的多数载流子复合，产生衬底电流Icp0由于Iep电流大小对界面陷阱非常敏感，它直接正比于界面态密度、器件栅面积和栅脉冲频率，所以界面陷阱的变化会直接反映在I。。上。其中公式I反映了他们之间的关系
权利要求
1.一种实时监控NBTI效应界面态产生的测试方法，针对PMOS器件的NBT应力偏置，其特征在于，PMOS器件的源端、源端和衬底均接地，栅端的直流电压信号源变为脉冲信号源，在NBT应力阶段，栅端脉冲电压以一定的频率f在高电平和低电平间来回波动，中断NBT应力，在电荷泵法测试阶段，栅端脉冲信号的低电压保持不变，不断改变高电压值，通过公式
2.如权利要求I所述的测试方法，其特征在于，在施加NBT应力阶段，频率f大于IMHz。
3.如权利要求I所述的测试方法，其特征在于，在施加NBT应力过程中，分别在t=10s, 20s, 50s, 100s, 200s, 500s, 1000s, 2000s, 4000s, 6000s 时中断 NBT 应力。
4.如权利要求I所述的测试方法，其特征在于，电荷泵法测试阶段，栅端脉冲信号的高电压大于P型MOS器件的平带电压。
全文摘要
本发明公开了一种实时监控NBTI效应界面态产生的测试方法，属于半导体器件可靠性测试领域。该方法将NBT应力偏置中栅端的直流电压信号源变为脉冲信号源，在不同时间NBT应力后，采用电荷泵法测得衬底电流，即时监控因NBTI效应所导致界面态电荷的增加。本发明测试方法相对于常用的监控界面态电荷变化的测试方法更具有实时性，减少NBTI退化的恢复量，从而更能有效地评估NBTI效应对器件特性的影响。
文档编号G01R31/26GK102621473SQ20121010952
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者安霞, 杨东, 黄如, 黄良喜 申请人:北京大学